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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Fahrzeug, umfassend einen mit einer Spannungsquelle verbundenen oder zu verbindenden Potenzialanschluss, einen Masseausgang und eine Verarbeitungseinheit mit einem Potenzialeingang, wobei in Zuordnung zu dem Masseausgang eine Masseverlust-Erkennungsanordnung vorgesehen ist, wobei die Masseverlust-Erkennungsanordnung einen ersten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich zur Verbindung des Masseausgangs mit einem mit einem ersten Fahrzeugmasseanschluss eines Fahrzeugs zu verbindenden ersten Massepotenzialanschluss und einen zweiten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich zur Verbindung des Masseausgangs mit einem mit einem zweiten Fahrzeugmasseanschluss eines Fahrzeugs zu verbindenden zweiten Massepotenzialanschluss umfasst.
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Ein derartiges Steuergerät es ist aus der
DE 10 2017 109 530 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Steuergerät umfasst jeder der beiden Masseverlust-Erkennungsleitungsbereiche einen MOSFET-Transistor und diesem zugeordnet einen Masseverlust-Erkennungstransistor. Bei Auftritt eines Masseverlusts zwischen einem jeweiligen Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich und einem damit verbundenen Fahrzeugmasseanschluss ändert sich der Schaltzustand des diesem Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich zugeordneten Masseverlust-Erkennungstransistors und damit auch der Schaltzustand des MOSFET-Transistors, so dass dieser bei Auftritt eines Masseverlusts in einen nicht leitenden Zustand gebracht wird.
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Aus der
DE 11 2016 002 693 T5 ist eine Masseverlustdetektionsschaltung mit einer mit einer Steuereinheit verbundenen Batterie bekannt. Ein Minuspol dieser Batterie ist über eine erste Masseleitung und eine zweite Masseleitung mit einem ersten bzw. einem zweiten Masseanschluss der Steuereinheit verbunden. In Zuordnung zu den beiden Masseanschlüssen ist eine Masseverlustdetektionsanordnung vorgesehen, welche wiederum mit verschiedenen Masseknoten der Steuereinheit verbunden ist.
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Durch die Masseverlustdetektionsanordnung kann ein Masseverlust in einer der beiden Masseleitungen erkannt werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuergerät für ein Fahrzeug vorzusehen, welches bei einfachem Aufbau eine verbesserte Eignung für den Einsatz in einer sicherheitsrelevanten Umgebung aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Steuergerät für ein Fahrzeug, umfassend einen mit einer Spannungsquelle verbundenen oder zu verbindenden Potenzialanschluss, einen Masseausgang und eine Verarbeitungseinheit mit einem Potenzialeingang, wobei in Zuordnung zu dem Masseausgang eine Masseverlust-Erkennungsanordnung vorgesehen ist, wobei die Masseverlust-Erkennungsanordnung einen ersten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich zur Verbindung des Masseausgangs mit einem mit einem ersten Fahrzeugmasseanschluss eines Fahrzeugs zu verbindenden ersten Massepotenzialanschluss und einen zweiten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich zur Verbindung des Masseausgangs mit einem mit einem zweiten Fahrzeugmasseanschluss eines Fahrzeugs zu verbindenden zweiten Massepotenzialanschluss umfasst.
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Dieses Steuergerät zeichnet sich weiter aus durch eine Betriebsspannung-Erzeugungseinheit zum Erzeugen einer vorbestimmten Betriebsspannung zwischen dem Potenzialeingang der Verarbeitungseinheit und dem Masseausgang beruhend auf einer am Potenzialanschluss anliegenden Versorgungsspannung, und durch:
- - eine erste Spannungserfassungsanordnung zur Erfassung einer Spannung zwischen dem Potenzialeingang und dem ersten Massepotenzialanschluss,
- - eine zweite Spannungserfassungsanordnung zur Erfassung einer Spannung zwischen dem Potenzialeingang und dem zweiten Massepotenzialanschluss,
- - eine dritte Spannungserfassungsanordnung zur Erfassung einer Spannung zwischen dem Potenzialeingang und dem Masseausgang.
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Im Bereich der zwischen dem Masseausgang und den Fahrzeugmasseanschlüssen eines Fahrzeugs liegenden Masseverlust-Erkennungsleitungsbereichen bzw. der darin angeordneten elektrischen Komponenten tritt ein Spannungsabfall auf, welcher zur Verschiebung des Potenzials, auf welchem der Masseausgang liegt, bezüglich eines durch die Fahrzeugmasseanschlüsse bereitgestellten Massepotenzials führt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Steuergeräts wird es möglich, in jedem der Masseverlust-Erkennungsleitungsbereiche diesen Spannungsabfall, also die Spannung zwischen dem Masseausgang und einem jeweiligen Massepotenzialanschluss, zu ermitteln und den für jeden Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich ermittelten Spannungsabfall, also die Potenzialdifferenz zwischen dem Masseausgang und dem jeweiligen Massepotenzialanschluss, für eine erhöhte Präzision bei der Bestimmung der Bordnetzspannung in einem Fahrzeug heranzuziehen. Eine derartig hohe Präzision bei der Bestimmung der Bordnetzspannung ist insbesondere in Umgebungen wie für das autonome Fahren ausgerüsteten Fahrzeugen erforderlich, um die bei derartigen Systemen bestehenden hohen Sicherheitsanforderungen erfüllen zu können.
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Um in zuverlässiger Weise die Information über den in einem jeweiligen Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich auftretenden Spannungsabfall bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass der Verarbeitungseinheit ein die durch die erste Spannungserfassungsanordnung erfasste Spannung repräsentierendes erstes Spannungssignal, ein die durch die zweite Spannungserfassungsanordnung erfasste Spannung repräsentierendes zweites Spannungssignal und ein die durch die dritte Spannungserfassungsanordnung erfasste Spannung repräsentierendes drittes Spannungssignal zugeführt werden, und dass die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, beruhend auf dem ersten Spannungssignal und dem dritten Spannungssignal einen Spannungsabfall im ersten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich zu ermitteln und beruhend auf dem zweiten Spannungssignal und dem dritten Spannungssignal einen Spannungsabfall im zweiten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich zu ermitteln.
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Zur Bereitstellung einer sehr präzisen Information über die in einem Bordnetz in einem Fahrzeug zur Verfügung stehende Bordnetzspannung kann eine vierte Spannungserfassungsanordnung vorgesehen sein zum Erfassen einer Spannung zwischen dem Potenzialanschluss und dem Masseausgang, wobei die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, eine Spannung zwischen dem Potenzialanschluss und einem Massepotenzial eines Fahrzeugs auf der Grundlage der durch die vierte Spannungserfassungsanordnung erfassten Spannung und des Spannungsabfalls im ersten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich oder/und des Spannungsabfalls im zweiten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich zu ermitteln
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Gemäß einem weiteren in besonders vorteilhafter, jedoch nicht zwingender Art und Weise mit den vorangehend erläuterten Aspekten kombinierbaren Erfindungsaspekt, kann der erste Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich eine Reihenschaltung aus einem ersten Masseverlust-Erkennungswiderstand und einem ersten MOSFET-Transistor umfassen. Der zweite Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich kann eine Reihenschaltung aus einem zweiten Masseverlust-Erkennungswiderstand und einem zweiten MOSFET-Transistor umfassen. Damit wird ein sehr einfach strukturierter und zuverlässig wirkender Aufbau in einem jeweiligen Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich bereitgestellt, welcher es ermöglicht, mit einfachen Mitteln zu erkennen, ob ein Masseverlust vorliegt oder eine Unterbrechung aufgetreten ist, welche möglicherweise das Ergreifen von Sicherheitsmaßnahmen erforderlich macht.
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Jedem Masseverlust-Erkennungswiderstand von erstem Masseverlust-Erkennungswiderstand und zweitem Masseverlust-Erkennungswiderstand kann eine Stromerfassungsanordnung zum Erfassen eines über diesen fließenden elektrischen Stroms zugeordnet sein. Der Stromerfassungsanordnung kann eine Auswerte/Ansteuer-Einheit zum Auswerten des durch die Stromerfassungsanordnung erfassten elektrischen Stroms und zum Ansteuern des zu dem jeweiligen Masseverlust-Erkennungswiderstand in Reihe geschalteten MOSFET-Transistors beruhend auf dem durch die Stromerfassungsanordnung erfassten elektrischen Strom zugeordnet sein.
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Für ein zuverlässiges Erkennen eines Masseverlusts wird vorgeschlagen, dass die einem jeweiligen Masseverlust-Erkennungswiderstand zugeordnete Auswerte/Ansteuer-Einheit dazu ausgebildet ist, dann, wenn der durch die zugeordnete Stromerfassungsanordnung erfasste Strom einen Stromfluss von dem Masseausgang zu dem jeweils zugeordneten Massepotenzialanschluss von erstem Massepotenzialanschluss und zweitem Massepotenzialanschluss indiziert, an den zu dem Masseverlust-Erkennungswiderstand in Reihe geschalteten MOSFET-Transistor ein Ansteuersignal zum Schalten des MOSFET-Transistors in seinen leitenden Zustand anzulegen, und dann, wenn der durch die zugeordnete Stromerfassungsanordnung erfasste Strom einen Stromfluss von dem jeweils zugeordneten Massepotenzialanschluss von erstem Massepotenzialanschluss und zweitem Massepotenzialanschluss zu dem Masseausgang indiziert oder keinen Stromfluss zwischen dem Masseausgang und dem jeweils zugeordneten Massepotenzialanschluss von erstem Massepotenzialanschluss und zweitem Massepotenzialanschluss zu dem Masseausgang indiziert, an den zu dem Masseverlust-Erkennungswiderstand in Reihe geschalteten MOSFET-Transistor kein Ansteuersignal zum Schalten des MOSFET-Transistor in seinen leitenden Zustand anzulegen. Bei einer derartigen Struktur wird also ein Masseverlust dadurch erkennbar, in welcher Richtung ein Stromfluss vorhanden ist bzw. ob ein Stromfluss überhaupt vorhanden ist. Ein Stromfluss vom Masseausgang zu einem jeweiligen Massepotenzialanschluss indiziert einen im normalen Betrieb auftretenden korrekten Stromfluss, während das Fehlen eines derartigen Stromflusses bzw. ein Stromfluss in entgegengesetzter Richtung indiziert, dass eine Unterbrechung zu einem jeweiligen Fahrzeugmasseanschluss aufgetreten ist bzw. ein Rückstrom vorhanden ist, welcher durch wenigstens ein mit seinem Masseausgang mit einem jeweiligen Massepotenzialanschluss des Steuergeräts verbundenes weiteres Steuergerät ausgelöst wird.
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Um die Information über einen aufgetretenen Masseverlust bzw. eine korrekte Anbindung an einen jeweiligen Fahrzeugmasseanschluss für die weitere Verarbeitung bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass die einem jeweiligen Masseverlust-Erkennungswiderstand zugeordnete Auswerte/Ansteuer-Einheit dazu ausgebildet ist, der Verarbeitungseinheit ein den Stromfluss über den jeweils zugeordneten Masseverlust-Erkennungswiderstand oder/und den Schaltzustand des jeweils zugeordneten MOSFET-Transistors indizierendes Masse-Signal zuzuführen.
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Eine kurzzeitige Umkehr des Stromflusses bzw. ein kurzzeitiges Aussetzen des Stromflusses kann auch bei korrekt vorhandenem Anschluss an einen Fahrzeugmasseanschluss in einem Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich auftreten, wenn, beispielsweise durch das Zu- oder Abschalten von Batterien oder Verbrauchern elektrischer Energie, kurzzeitig Potenzialverschiebungen auftreten. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt wird daher vorgeschlagen, dass die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, die einem jeweiligen Masseverlust-Erkennungswiderstand zugeordnete Auswerte/Ansteuer-Einheit zum Anlegen eines Ansteuersignals an den jeweils zugeordneten MOSFET-Transistor anzusteuern, wenn das der Verarbeitungseinheit von der Auswerte/Ansteuereinheit zugeführte Masse-Signal einen Masseverlust zu der mit einem jeweils zugeordneten Massepotenzialanschluss verbundenen oder zu verbindenden Fahrzeugmasseanschluss indiziert. Auf diese Art und Weise kann überprüft werden, ob tatsächlich eine physikalische Unterbrechung aufgetreten ist, was dazu führt, dass auch nach dem Versuch, den MOSFET-Transistor wieder leitend zu schalten, ein Stromfluss nicht bzw. nicht in der zu erwartenden Richtung auftritt. War die Unterbrechung des Stromflusses nur vorübergehend, so kann durch das Schalten des MOSFET-Transistors in seinen leitenden Zustand nach Beendigung der in einem Fahrzeug vorübergehend aufgetretenen Potenzialverschiebung wieder ein normaler Betrieb mit einem Stromfluss vom Masseausgang über beide Masseverlust-Erkennungsleitungsbereiche eingerichtet werden.
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Um beispielsweise vermittels eines übergeordneten Steuergeräts Sicherheitsmaßnahmen ergreifen können, wenn ein Masseverlust erkannt wurde, wird weiter vorgeschlagen, dass die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, ein Fehlfunktion-Signal zu erzeugen, wenn wenigstens ein der Verarbeitungseinheit zugeführtes Masse-Signal einen Masseverlust zu dem mit einem jeweiligen Massepotenzialanschluss verbundenen oder zu verbindenden Fahrzeugmasseanschluss indiziert.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende 1 detailliert beschrieben, welche in prinzipartiger Darstellung ein Steuergerät für ein Fahrzeug darstellt.
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In 1 ist ein Steuergerät, welches den bei Fahrzeugen für das autonome Fahren gesetzten hohen Sicherheitsanforderungen entspricht, mit 10 bezeichnet. Das Steuergerät 10 umfasst als zentralen Bereich eine allgemein mit 12 bezeichnete Verarbeitungseinheit. Die Verarbeitungseinheit 12 kann einen oder mehrere Mikroprozessoren umfassen, die mit entsprechenden Arbeitsprogrammen ausgestattet sind, um die dem Steuergerät zugedachten Steuerfunktionen auszuführen. Das Steuergerät 10 ist im Bereich eines Potenzialanschlusses 14 an ein allgemein mit 16 bezeichnetes Bordnetzsystem angeschlossen, welches bezüglich eines Massepotenzials eines Fahrzeugs beispielsweise eine Spannung im Bereich von 12 V bereitstellt. Beruhend auf dieser im Bordnetzsystem 16 vorhandenen Bordspannung erzeugt eine Betriebsspannung-Erzeugungseinheit 18 eine Betriebsspannung für die Verarbeitungseinheit 12 und legt diese Betriebsspannung an einen Potenzialeingang 20 der Verarbeitungseinheit 12 bzw. allgemein des Steuergeräts 10 an. Diese Betriebsspannung 20 kann beispielsweise bezüglich eines Masseausgangs 22 des Steuergeräts 10 im Bereich von 3,3 V liegen.
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Der Masseausgang 22 des Steuergeräts 10 ist über zwei parallel angeordnete Masseverlust-Erkennungsleitungsbereiche 24, 26 einer Masseverlust-Erkennungsanordnung 27 mit jeweiligen Massepotenzialanschlüssen 28, 30 des Steuergeräts 10 verbunden. Der erste Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 24 umfasst einen beispielsweise als Shunt-Widerstand ausgebildeten ersten Masseverlust-Erkennungswiderstand 32 und darauffolgend bzw. in Reihe dazu einen ersten MOSFET-Transistor 34. Der erste MOSFET-Transistor 34 kann beispielsweise ein n-Kanal-Leistungs-MOSFET-Transistor sein, dessen Source-Anschluss an den ersten Masseverlust-Erkennungswiderstand 32 angeschlossen ist und dessen Drain-Anschluss an den ersten Massepotenzialanschluss 28 angeschlossen ist. Gleichermaßen umfasst der zweite Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 26 einen beispielsweise als Shunt-Widerstand ausgebildeten zweiten Masseverlust-Erkennungswiderstand 36 und darauffolgend einen zweiten MOSFET-Transistor, der wiederum als n-Kanal-Leistungs-MOSFET-Transistor ausgebildet sein kann und mit seinem Source-Anschluss an den zweiten Masseverlust-Erkennungswiderstand 36 angeschlossen ist und seinem Drain-Anschluss an den zweiten Massepotenzialanschluss 30 des Steuergeräts 10 angeschlossen ist.
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Zum Herstellen eines geschlossenen Stromkreises ist jeder der beiden Massepotenzialanschlüsse 28, 30 an einen Fahrzeugmasseanschluss 40, 42 angeschlossen, wobei die beiden Fahrzeugmasseanschlüsse 40, 42 physikalisch voneinander getrennt sind und jeweils auf dem Massepotenzial des Fahrzeugs liegen. Beispielsweise kann zusammen mit dem zweiten Massepotenzialanschluss 30 eine Sammelschiene 44 an den zweiten Fahrzeugmassenanschluss 42 angeschlossen sein. Über diese Sammelschiene 44 können weitere Steuergeräte 46, 48, 50 an den zweiten Fahrzeugmasseanschluss 42 angeschlossen sein.
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Im normalen Betrieb fließt der über die Verarbeitungseinheit 12 fließende elektrische Strom über den Masseausgang 22 und die beiden Masseverlust-Erkennungsleitungsbereiche 24, 26 zu den an die beiden Massepotenzialanschlüsse 28, 30 angeschlossenen Fahrzeugmasseanschlüssen 40, 42. Um diese korrekte Funktionalität zu erkennen bzw. um zu erkennen, dass im Bereich der Anbindung an einen der Fahrzeugmasseanschlüsse 40, 42 ein Masseverlust aufgetreten ist, also eine physikalische Leitungsunterbrechung aufgetreten ist, ist jedem Masseverlust-Erkennungswiderstand 32, 36 eine Stromerfassungsanordnung 52, 54 zugeordnet. Die Stromerfassungsanordnungen 52, 54 liefern in Signal, welches den über den jeweils zugeordneten Masseverlust-Erkennungswiderstand 32, 36 fließenden elektrischen Strom, insbesondere die Flussrichtung des Stroms, indiziert, zu einer jeweiligen Auswerte/Ansteuer-Einheit 56, 58. Die Auswerte/Ansteuer-Einheiten 56, 58 können beispielsweise ebenfalls mit einem programmierten Mikroprozessor ausgebildet sein, um auf diese Art und Weise eine Auswerte/Ansteuer-Prozedur durchzuführen. Aufgrund der schnelleren Reaktionszeit sind die Auswerte/Ansteuer-Einheiten vorzugsweise jedoch als analoge Schaltungen ausgebildet.
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Jede Auswerte/Ansteuer-Einheit 56, 58 liefert abhängig von dem von einer jeweils zugeordneten Stromerfassungsanordnung 52, 54 gelieferten Stromsignal ein Masse-Signal an die Verarbeitungseinheit 12. Das Masse-Signal kann beispielsweise ein digitales Signal mit zwei Spannungspegeln sein, wobei ein hoher Spannungspegel eine korrekte Funktionalität bzw. einen korrekten Stromfluss, insbesondere einen Stromfluss von dem Masseausgang 22 zu dem jeweils zugeordneten Massepotenzialanschluss 28 bzw. 30 indizieren kann, während ein Signal mit niederem Pegel, beispielsweise auch dem Spannungspegel Null, also ein spannungsfreier Zustand, indiziert, dass kein Stromfluss oder ein Stromfluss in der umgekehrten Richtung, also vom jeweiligen Massepotenzialanschluss 28, 30 zum Masseausgang 22 vorliegt.
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Gleichzeitig stellt jede der Auswerte/Ansteuer-Einheiten ein Ansteuersignal für den jeweils zugeordneten MOSFET-Transistor 34 bzw. 38 bereit. Dieses Ansteuersignal wird an den Gate-Anschluss des MOSFET-Transistors 34, 38 angelegt und wird beispielsweise dann erzeugt, wenn das von der jeweils zugeordneten Stromerfassungsanordnung 52, 54 gelieferte Signal einen korrekten Stromfluss indiziert und somit auch an die Verarbeitungseinheit 12 ein Spannungssignal mit hohem Pegel ausgegeben wird. Indiziert das von der jeweils zugeordneten Stromerfassungsanordnung 52, 54 gelieferte Stromsignal, dass kein Stromfluss oder ein Stromfluss in der falschen Richtung vorliegt, wird kein Ansteuersignal an dem Gate-Anschluss des jeweils zugeordneten MOSFET-Transistors 34, 38 angelegt, so dass dieser nicht in seinen leitenden Zustand geschaltet ist, sondern in seinem nicht leitenden Zustand verbleibt. In diesem nicht leitenden Zustand sperrt aufgrund der bei jedem derartigen MOSFET-Transistor vorhandenen intrinsischen Diode dieser den Stromfluss vom Massepotenzialanschluss 28, 30 zum Masseausgang 32, während grundsätzlich ein Stromfluss vom Masseausgang 22 zum Massepotenzialanschluss 28 bzw. 30 möglich wäre, so dass insbesondere auch am Betriebsbeginn, also in einem Zustand, in welchem mangels Stromerfassung von der jeweiligen Auswerte/Ansteuer-Einheit 56, 58 noch kein Ansteuersignal zum Schalten des zugeordneten MOSFET-Transistors 34, 38 in seinen leitenden Zustand ausgegeben wird, grundsätzlich ein Stromfluss vom Masseausgang 22 zu den beiden Massepotenzialanschlüssen 28, 30 möglich ist.
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Tritt im Bereich eines der Fahrzeugmasseanschlüsse 40, 42 ein Masseverlust auf, was im vorliegenden Beispiel in Zuordnung zum zweiten Fahrzeugmasseanschluss dargestellt ist, ist ein Stromfluss vom Masseausgang 22 des Steuergeräts 10 zu dem jeweils betroffenen Massepotenzialanschluss, hier dem Massepotenzialanschluss 30, nicht mehr möglich. Sind an diesen Massepotenzialanschluss 30 jedoch beispielsweise über die Sammelschiene 44 noch weitere Steuergeräte angeschlossen, so ist auch für diese der Anschluss an den Fahrzeugmasseanschluss 42 verloren. Der über diese Steuergeräte 46, 48, 50 fließende Strom würde daher nunmehr in umgekehrter Richtung über den zweiten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 26, den Masseausgang 22 und den ersten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 24 zum ersten Fahrzeugmasseanschluss 40 fließen. Um einen derartigen, auch die Funktionalität des Steuergeräts 10 beeinträchtigenden Stromfluss zu unterbinden, beendet in diesem Zustand, in welchem zwar die Stromerfassungsanordnung 52 in Zuordnung zum ersten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 24 noch einen korrekten Stromfluss, also den in der korrekten Richtung fließenden Strom erfasst, die Stromerfassungsanordnung 54 im zweiten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 26 jedoch einen Stromfluss in der falschen Richtung erkennt, die dem zweiten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 26 zugeordnete Auswerte/Ansteuer-Einheit 58 das Ausgeben des Ansteuersignals an den Gate-Anschluss des zweiten MOSFET-Transistors 38 und schaltet diesen somit in seinen nicht leitenden Zustand. Ein Stromfluss von der Sammelschiene 44 über den zweiten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 26 zum Fahrzeugmasseanschluss 40 ist somit unterbunden. Gleichzeitig liefert die Auswerte/Ansteuer-Einheit 58 durch das der Verarbeitungseinheit 12 zugeführte Signal mit niederem Pegel bzw. durch das Beenden eines Anlegens eines Signals mit hohem Pegel der Verarbeitungseinheit 12 Information darüber, dass im Bereich des zweiten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereichs 26 bzw. des zweiten Massepotenzialanschlusses 30 ein Masseverlust aufgetreten ist.
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Das Beenden eines Stromflusses über einen jeweiligen Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 24, 26 bzw. eine Umkehr des Stromflusses kann kurzzeitig auch auftreten, wenn in einem Bordnetz eines Fahrzeugs beispielsweise Batterien zugeschaltet oder abgeschaltet werden bzw. Verbraucher elektrischer Energie zu- oder abgeschaltet werden. Um zu gewährleisten, dass in einem derartigen Zustand nicht fälschlicherweise Maßnahmen ergriffen werden, die dann zu ergreifen sind, wenn tatsächlich ein physikalischer Masseverlust aufgetreten ist, kann nach dem Erkennen eines derartigen Beendens des Stromflusses oder der Umkehr der Stromflussrichtung die Ansteuereinheit 12 in Zuordnung zu dem jeweils betroffenen Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 24 bzw. 26 bzw. der diesem zugeordneten Auswerte/Ansteuereinheit, im vorliegenden Falle der Auswerte/Ansteuer-Einheit 58, ein derartiges Ansteuersignal ausgeben, dass diese an den zugeordneten MOSFET-Transistor, in diesem Falle den zweiten MOSFET-Transistor 38, ein Ansteuersignal zum Schalten dieses MOSFET-Transistors in seinen leitenden Zustand ausgibt. Führt dies dazu, dass wieder ein Stromfluss in der korrekten Richtung erkannt wird, kann das System seinen normalen Betrieb wiederaufnehmen bzw. fortsetzen, da dann die vorübergehende Unterbrechung des Stromflusses bzw. Umkehr der Stromflussrichtung mit größter Wahrscheinlichkeit auf Potenzialschwankungen im Bordnetz 16 zurückzuführen war. Dieser Vorgang kann, wenn er bei der ersten Durchführung nicht zu dem gewünschten Ergebnis führt, beispielsweise auch mehrfach wiederholt werden, um sicherzustellen, ob tatsächlich ein durch diese Maßnahme nicht behebbarer Defekt, also ein physikalischer Masseverlust, aufgetreten ist. Ist dies der Fall, kann die Verarbeitungseinheit 12 ein Fehlfunktion-Signal erzeugen und einer übergeordneten Ansteuereinheit zuführen, so dass dann in einem Fahrzeug weitere Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden, beispielsweise nur noch eine Fahrt bis zum nächsten Zielpunkt zugelassen wird und dann die erforderlichen Überprüfungs- bzw. Reparaturmaßnahmen eingeleitet werden. Auch kann vorgesehen sein, dass selbst bei nur vorübergehender Unterbrechung des Stromflusses oder Umkehr des Stromflusses insbesondere dann, wenn dies wiederholt auftritt, in diesem Zustand jedoch durch die vorangehend beschriebene Maßnahme wieder die korrekte Funktionalität des betroffenen Masseverlust-Erkennungsleitungsbereichs 26 hergestellt werden konnte, ein Fehlfunktion-Signal erzeugt wird, um beispielsweise bei der nächsten Inspektion eines Fahrzeugs untersuchen zu können, worin die Ursache von derartigen beispielsweise in unerwartet hoher Anzahl aufgetretenen Potenzialschwankungen liegen könnte.
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Mit dem vorangehend beschriebenen Aufbau bzw. dessen Funktionalität wird es in einfacher und zuverlässiger Art und Weise möglich, das Auftreten eines Masseverlustes zu erkennen und durch Unterbrechung der Leitungsverbindung in einem jeweiligen Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 24, 26 schnell zu reagieren. Da die Wahrscheinlichkeit, dass in Zuordnung zu beiden Fahrzeugmasseanschlüssen 40, 42 gleichzeitig ein derartiger Masseverlust auftritt, vergleichsweise gering ist, ist durch die redundante Anbindung des Steuergeräts 10 an das Massepotenzial des Fahrzeugs eine sehr hohe Betriebssicherheit gewährleistet, die dadurch noch erhöht werden könnte, dass mehr als zwei derartige Masseverlust-Erkennungsleitungsbereiche mit der vorangehend beschriebenen Funktionalität vorgesehen werden.
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Die in einem jeweiligen Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 24, 26 vorhandenen elektrischen Komponenten, also die beiden Masseverlust-Erkennungswiderstände 32, 36 bzw. die beiden MOSFET-Transistoren 34, 38 bewirken, dass in jedem dieser beiden Masseverlust-Erkennungsleitungsbereiche 24, 26 ein geringer Spannungsabfall auftreten wird. Dieser kann bei einem Betriebsstrom von beispielsweise 250 mA in einem Bereich von unter 50 mV liegen. Dieser Spannungsabfall hat zur Folge, dass der Masseausgang 22 des Steuergeräts 10 auf einem Potenzial über dem Massepotenzial des Fahrzeugs liegt, welches an den beiden Fahrzeugmasseanschlüssen 40, 42 vorhanden ist. Um diesen Spannungsabfall in einfacher und zuverlässiger Art und Weise ermitteln zu können und in nachfolgend beschriebener Art und Weise nutzen zu können, ist dem ersten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 24 eine erste Spannungserfassungsanordnung 60 zugeordnet. Die erste Spannungserfassungsanordnung 60 erfasst die Spannung, also den Spannungsabfall bzw. die Potenzialdifferenz zwischen dem Potenzialeingang 20 der Verarbeitungseinheit 12 bzw. des Steuergeräts 10 und dem ersten Massepotenzialanschluss 28. Gleichermaßen ist dem zweiten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 26 eine zweite Spannungserfassungsanordnung zugeordnet, welche die Spannung, also den Spannungsabfall bzw. die Potenzialdifferenz, zwischen dem Potenzialeingang 20 der Verarbeitungseinheit 12 bzw. des Steuergeräts 10 und dem zweiten Massepotenzialanschluss 30 erfasst. Eine dritte Spannungserfassungsanordnung erfasst die Spannung, also den Spannungsabfall bzw. die Potenzialdifferenz zwischen dem Potenzialeingang 20 der Verarbeitungseinheit 12 bzw. des Steuergeräts 10 und dem Masseausgang 22. Die durch die dritte Spannungserfassungsanordnung 64 erfasste Spannung entspricht im Wesentlichen der durch die Betriebsspannung-Erzeugungseinheit erzeugten und zwischen dem Potenzialeingang 20 der Verarbeitungseinheit 12 bzw. des Steuergeräts 10 und dem Masseausgang 22 anliegenden Betriebsspannung, die, wie beschrieben, beispielsweise im Bereich von 3,3 V liegen kann. Auf der Grundlage eines durch die erste Spannungserfassungsanordnung 60 erzeugten ersten Spannungssignals, welches die Spannung zwischen dem Potenzialeingang 20 und dem ersten Massepotenzialanschluss 28 repräsentiert, und eines durch die dritte Spannungserfassungsanordnung ausgegebenen dritten Spannungssignals, welches die Spannung zwischen dem Potenzialeingang 20 und dem Masseausgang 22 repräsentiert, kann der Spannungsabfall zwischen dem Potenzialausgang 22 und dem ersten Massepotenzialanschluss 28 ermittelt werden. Dieser im ersten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 24 auftretende Spannungsabfall entspricht im Wesentlichen einer Differenz zwischen der durch das erste Spannungssignal repräsentierten Spannung und der durch das dritte Spannungssignal repräsentierten Spannung. Gleichermaßen kann in Zuordnung zum zweiten Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich 26 der dort auftretende Spannungsabfall auf der Grundlage eines durch die zweite Spannungserfassungsanordnung 62 gelieferten zweiten Spannungssignals, welches den Spannungsabfall zwischen dem Potenzialeingang 20 und dem zweiten Massepotenzialanschluss 30 repräsentiert, und dem dritten Spannungssignal ermittelt werden, wobei auch hier der Spannungsabfall zwischen dem Masseausgang 22 und dem zweiten Massepotentialanschluss 30 im Wesentlichen der Differenz zwischen dem durch die zweite Spannungserfassungsanordnung 62 gelieferten Spannungssignal und dem durch die dritte Spannungserfassungsanordnung 64 gelieferten Spannungssignal entspricht.
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In Zuordnung zu dem Steuergerät 10 kann eine vierte Spannungserfassungsanordnung 66 vorgesehen sein, die dazu dient, die Spannung, also den Spannungsabfall bzw. die Potenzialdifferenz zwischen dem Potenzialanschluss 14 des Steuergeräts 10, also im Wesentlichen dem Bordnetz 16 und dem Masseanschluss 22 entspricht. Auf diese Art und Weise kann durch das Steuergerät 10 bzw. die vierte Spannungserfassungsanordnung 66 ein viertes Spannungssignal geliefert werden, das im Steuergerät 10 bzw. in anderen Systemberiechen eines Fahrzeugs als die zur Verfügung stehende Bordspannung weiter verarbeitet werden kann. Da, wie vorangehend beschrieben, dieses vierte Spannungssignal die im Fahrzeug tatsächlich vorhandene Bordspannung bezüglich des Massepotenzials, also beispielsweise der Fahrzeugmasseanschlüsse 40, 42 aufgrund des in den beiden Masseverlust-Erkennungsleitungsbereichen 24, 26 auftretenden Spannungsabfalls jedoch nicht exakt wiedergibt, kann durch das Ermitteln dieses Spannungsabfalls in der vorangehend beschriebenen Art und Weise die durch die vierte Spannungserfassungsanordnung 66 erfasste Spannung unter Berücksichtigung dieses für die beiden Masseverlust-Erkennungsleitungsbereiche 24, 26 jeweils erfassten Spannungsabfalls korrigiert werden. Auf diese Art und Weise kann die in einem Fahrzeug vorhandene Bordspannung mit hoher Präzision bereitgestellt werden. Ferner kann die Information über den in einem jeweiligen Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich auftretenden Spannungsabfalls als redundantes Diagnosesignal für die Erkennung eines Masseverlustes genutzt werden. Bei Auftreten eines Masseverlustes in einem der Masseverlust-Erkennungsleitungsbereiche 24, 26 fließt der gesamte Betriebsstrom des Steuergeräts 10 dann über den anderen Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich, so dass der in diesem auftretende Spannungsabfall sich entsprechend der Verdoppelung des Stromflusses auch verdoppeln wird. In Verbindung mit dem der Verarbeitungseinheit 12 zugeführten Signal der einen jeweils von einem Masseverlust betroffenen Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich zugeordneten Auswerte/Ansteuer-Einheit zugeführten Signal kann diese Information über den in einem Masseverlust-Erkennungsleitungsbereich auftretenden Spannungsabfall dann für eine noch sicherere Erkennung eines Masseverlusts genutzt werden.
