DE102020201655A1

DE102020201655A1 - Anordnung, Kraftfahrzeug, Verfahren zum Prüfen einer Anordnung

Info

Publication number: DE102020201655A1
Application number: DE102020201655.0A
Authority: DE
Inventors: Fei Xie
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-02-11
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2021-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (2), mit zumindest einem Steuergerät (3), das ein Gehäuse (4) aufweist, in dem zumindest eine Recheneinheit (5,6) des Steuergerätes (3) angeordnet ist, mit einer außerhalb des Gehäuses (4) angeordneten elektrischen Masse (13), mit einer ersten Masseleitung (19), durch die das Steuergerät (3) und die Masse (13) elektrisch verbunden sind, mit einer zweiten Masseleitung (20), durch die das Steuergerät (3) und die Masse (13) elektrisch verbunden sind, und mit einer Sensoreinrichtung (21), die dazu ausgebildet ist, einen durch die erste Masseleitung (19) fließenden elektrischen ersten Massestrom und/oder einen durch die zweite Masseleitung (20) fließenden elektrischen zweiten Massestrom zu überwachen. Es ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung (21) außerhalb des Gehäuses (4) des Steuergerätes (4) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, mit zumindest einem Steuergerät, das ein Gehäuse aufweist, in dem zumindest eine Recheneinheit des Steuergerätes angeordnet ist, mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten elektrischen Masse, mit einer ersten Masseleitung, durch die das Steuergerät und die Masse elektrisch verbunden sind, mit einer zweiten Masseleitung, durch die das Steuergerät und die Masse elektrisch verbunden sind, und mit einer Sensoreinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen durch die erste Masseleitung fließenden elektrischen ersten Massestrom und/oder einen durch die zweite Masseleitung fließenden elektrischen zweiten Massestrom zu überwachen.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Anordnung der eingangs genannten Art.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen einer derartigen Anordnung.
Stand der Technik
Steuergeräte werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um einen oder mehrere Steuervorgänge zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs durchzuführen. Hierzu weist ein Steuergerät in der Regel zumindest eine Recheneinheit auf, die in einem Gehäuse des Steuergerätes angeordnet ist. Zur Ableitung von elektrischen Strömen ist das Steuergerät üblicherweise mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten elektrischen Masse elektrisch verbunden.
Beispielsweise offenbart die Offenlegungsschrift WO 2017 008 057 A1 ein Steuergerät, das durch zwei redundante Masseleitungen mit einer Masse elektrisch verbunden ist. Es ist also eine erste Masseleitung vorhanden, durch die das Steuergerät und die Masse elektrisch verbunden sind, und eine zweite Masseleitung, durch die das Steuergerät und die Masse elektrisch verbunden sind. Elektrische Ströme werden demnach besonders sicher abgeleitet. Um die Masseleitungen zu überwachen, ist den Masseleitungen eine Sensoreinrichtung zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, einen durch die erste Masseleitung fließenden elektrischen ersten Massestrom und/oder einen durch die zweite Masseleitung fließenden elektrischen zweiten Massestrom zu überwachen. Das Steuergerät, die Masse, die Masseleitungen und die Sensoreinrichtung bilden gemeinsam eine Anordnung der eingangs genannten Art. Durch die Überwachung eines der Masseströme oder beider Masseströme kann beispielsweise festgestellt werden, ob eine Fehlfunktionen der Masseleitungen, wie beispielsweise ein Masseabriss einer der Masseleitungen, vorliegt.
Die aus der Offenlegungsschrift WO 2017 008 057 A1 bekannte Sensoreinrichtung ist in dem Gehäuse des Steuergerätes angeordnet und weist mehrere Nebenschlusskomponenten zum Überwachen der Masseströme auf.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass das Steuergerät bauraumsparend ausbildbar ist. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung außerhalb des Gehäuses des Steuergerätes angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung ist somit im Hinblick auf das Gehäuse als externe Sensoreinrichtung ausgebildet. Im Innenraum des Gehäuses muss demnach kein Bauraum für die Integration der Sensoreinrichtung vorgehalten werden. Außerdem ergibt sich der Vorteil, dass die Sensoreinrichtung nicht an die speziellen Bauraum-Verhältnisse eines bestimmten Steuergerätes angepasst werden muss. Vielmehr kann die Sensoreinrichtung im Wesentlichen unabhängig von der konstruktiven Ausgestaltung des Steuergerätes ausgebildet und mit einer Vielzahl verschiedener Steuergeräte zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung kombiniert werden. Vorzugsweise sind die Masseleitungen mit demselben Masseanschluss des Steuergerätes elektrisch verbunden. Die Masseleitungen sind demnach parallel zueinander mit dem Masseanschluss und parallel zueinander mit der Masse verbunden. Insofern sind die Masseleitungen insgesamt parallel zueinander geschaltet, um das Steuergerät redundant mit der Masse zu verbinden. Vorzugsweise ist der Masseanschluss innerhalb des Gehäuses angeordnet. Vorzugsweise entspricht ein Widerstandswert der ersten Masseleitung zumindest im Wesentlichen einem Widerstandswert der zweiten Masseleitung, sodass die Masseströme zumindest in Abwesenheit von Fehlfunktionen der Masseleitungen denselben Stromwert aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Masseanschluss um eine Sternmasse des Steuergerätes, die mit Masseknoten verschiedener Recheneinheiten des Steuergerätes elektrisch verbunden ist. Bezüglich der Flussrichtung der Masseströme wird davon ausgegangen, dass die Masseströme von dem Steuergerät zu der Masse fließen. Vorzugsweise ist die Masse getrennt von dem Steuergerät handhabbar. Demnach ist die Masse nicht unmittelbar mit dem Steuergerät, insbesondere dem Gehäuse des Steuergerätes, verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung getrennt von dem Steuergerät handhabbar ist. Die Sensoreinrichtung ist also als separates Sensormodul ausgebildet. Daraus ergibt sich beispielsweise der Vorteil, dass die Sensoreinrichtung im Falle eine Fehlfunktion der Sensoreinrichtung einfach aus der Anordnung entfernt und durch eine neue Sensoreinrichtung ersetzt werden kann.
Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung zumindest eine Sensoreinheit auf, die als Hall-Sensor, Fluxgate-Magnetometer oder XMR-Sensor ausgebildet ist. Durch derartige Sensoreinheiten ist zum einen eine genaue Überwachung der Masseströme möglich. Zum anderen müssen die Sensoreinheiten hierzu nicht direkt in die Masseleitung integriert werden. Somit sind die vorstehend genannten Sensoreinheiten für eine modulare Ausbildung der Sensoreinrichtung besonders geeignet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung eine einzige Sensoreinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, den ersten Massestrom und den zweiten Massestrom zu überwachen. Die einzige Sensoreinheit ist also sowohl der ersten Masseleitung als auch der zweiten Masseleitung zugeordnet. Demnach ist nur eine geringe Anzahl an Bauteilen zur Überwachung beider Masseströme notwendig.
Vorzugsweise ist die einzige Sensoreinheit derart benachbart zu der ersten Masseleitung und der zweiten Masseleitung angeordnet, dass eine Änderung des ersten Massestroms und/oder eine Änderung des zweiten Massestroms eine Änderung einer Ausgangsspannung der Sensoreinheit bewirkt. Durch eine derartige Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung der Sensoreinheit kann die Sensoreinheit sowohl den ersten als auch den zweiten Massestrom zuverlässig überwachen. Eine Änderung des ersten Massestroms bewirkt eine Änderung eines die erste Masseleitung umgebenden ersten Magnetfeldes. Entsprechend bewirkt eine Änderung des zweiten Massestroms eine Änderung eines die zweite Masseleitung umgebenden zweiten Magnetfeldes. Ist die Sensoreinheit als Hall-Sensor, Fluxgate-Magnetometer oder XMR-Sensor ausgebildet, so bewirkt die Änderung des ersten Magnetfeldes und/oder des zweiten Magnetfeldes die Änderung der Ausgangsspannung der Sensoreinheit. Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung einen der Sensoreinheit zugeordneten Flusskonzentrator auf, der ringförmig ausgebildet ist und die erste Masseleitung und die zweite Masseleitung umschließt. Beispielsweise ist der Flusskonzentrator kreisringförmig, ovalringförmig oder mehreckringförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt weist der Flusskonzentrator eine offene Ringform auf, wobei die Sensoreinheit zwischen einem ersten freien Ende und einem zweiten freien Ende der Ringform angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Masseleitung und die zweite Masseleitung derart angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass die Masseströme im Bereich der einzigen Sensoreinheit in entgegengesetzte Richtungen fließen. Durch eine derartige Ausgestaltung der Anordnung wird erreicht, dass durch das Überwachen der Masseströme festgestellt werden kann, welche der Masseleitungen eine Fehlfunktion wie beispielsweise einen Masseabriss aufweist. Weist keine der Masseleitungen eine Fehlfunktion auf, so beträgt ein Spannungswert der Ausgangsspannung der Sensoreinheit etwa 0 V. Weist eine der Masseleitungen eine Fehlfunktion auf, so weicht der Spannungswert der Ausgangsspannung von 0 V ab. Weist die erste Masseleitung eine Fehlfunktion auf, so weist der Spannungswert ein anderes Vorzeichen auf, als wenn die zweite Masseleitung dieselbe Fehlfunktion aufweist.
Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung eine erste Sensoreinheit auf, die dazu ausgebildet ist, nur den ersten Massestrom zu überwachen, und/oder eine zweite Sensoreinheit, die dazu ausgebildet ist, nur den zweiten Massestrom zu überwachen. Auch durch das Überwachen nur eines der Masseströme, wenn also nur die erste Sensoreinheit oder nur die zweite Sensoreinheit vorhanden ist, kann zuverlässig ermittelt werden, ob eine der Masseleitungen eine Fehlfunktion aufweist. Vorzugsweise sind sowohl die erste Sensoreinheit als auch die zweite Sensoreinheit vorhanden. Hierdurch ist zum einen eine besonders genaue Überwachung der Masseströme möglich. Zum anderen kann eine Fehlfunktion einer der Masseleitungen auch dann noch ermittelt werden, wenn eine der Sensoreinheiten eine Fehlfunktion aufweist. Besonders bevorzugt weist die Sensoreinrichtung zwei ringförmige Flusskonzentratoren auf, wobei ein erster der Flusskonzentratoren der ersten Sensoreinheit zugeordnet ist und die erste Masseleitung umschließt, und wobei ein zweiter der Flusskonzentratoren der zweiten Sensoreinheit zugeordnet ist und die zweite Masseleitung umschließt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung durch eine Versorgungsleitung mit einer elektrischen Spannungsquelle des Steuergerätes oder einer elektrischen Spannungsquelle eines weiteren Steuergerätes verbunden. Elektrische Energie zum Betreiben der Sensoreinrichtung wird also entweder durch das Steuergerät oder das weitere Steuergerät bereitgestellt.
Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung mit einem Masseknoten des Steuergerätes oder einem Masseknoten des weiteren Steuergerätes elektrisch verbunden. Hierdurch werden elektrische Ströme von der Sensoreinrichtung sicher abgeleitet und die Sensoreinrichtung ist vor Überspannungen geschützt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung durch eine Signalleitung mit einer Recheneinheit des Steuergerätes oder einer Recheneinheit des weiteren Steuergerätes verbunden ist, insbesondere mittels eines Analog-Digital-Umsetzers. Ist das Steuergerät durch die Signalleitung mit der Sensoreinrichtung verbunden, so kann das Steuergerät selbst ermitteln, ob die Masseleitungen fehlfunktionsfrei sind und gegebenenfalls Sicherheitsmaßnahmen einleiten, falls eine Fehlfunktion vorliegt. Ist das weitere Steuergerät durch die Signalleitung mit der Sensoreinrichtung verbunden, so kann das weitere Steuergerät ermitteln, ob die Masseleitungen fehlfunktionsfrei sind. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn das Steuergerät, das durch die Masseleitungen mit der Masse verbunden ist, nur über geringe Rechenkapazitäten verfügt.
Vorzugsweise ist das Steuergerät oder das weitere Steuergerät dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von mittels der Sensoreinrichtung erfasster Daten zu ermitteln, ob ein Masseabriss der ersten Masseleitung und/oder ein Masseabriss der zweiten Masseleitung vorliegt. Liegt ein Masseabriss einer der Masseleitungen vor, so sind das Steuergerät und die Masse durch die betroffene Masseleitung nicht mehr elektrisch verbunden, sodass kein Massestrom durch die Masseleitung fließen kann. Das Steuergerät ist dann also nicht mehr redundant mit der Masse verbunden. In diesem Zustand ist die Ableitung von elektrischen Strömen eingeschränkt und das Steuergerät sollte nicht zur Durchführung von Steuervorgängen verwendet werden. Die Beurteilung, ob ein Masseabriss vorliegt oder nicht, ist demnach für die sichere Durchführung von Steuervorgängen besonders relevant.
Vorzugsweise weist die Anordnung ein zweites Steuergerät, eine dritte Masseleitung, durch die das zweite Steuergerät und die Masse elektrisch verbunden sind, und eine vierte Masseleitung, durch die das zweite Steuergerät und die Masse elektrisch verbunden sind auf, wobei die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet ist, einen durch die dritte Masseleitung fließenden elektrischen dritten Massestrom und/oder einen durch die vierte Masseleitung fließenden elektrischen vierten Massestrom zu überwachen. Die Sensoreinrichtung ist also sowohl dem Steuergerät als auch dem zweiten Steuergerät zugeordnet. Durch die Überwachung des dritten und/oder des vierten Massestroms kann auch festgestellt werden, ob eine Fehlfunktion der dritten oder der vierten Masseleitung vorliegt. Vorzugsweise weist auch das zweite Steuergerät ein Gehäuse auf, wobei die Sensoreinrichtung außerhalb des Gehäuses des zweiten Steuergerätes angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die einzige Sensoreinheit dazu ausgebildet ist, den dritten Massestrom und den vierten Massestrom zu überwachen. Es ist also lediglich eine einzige Sensoreinheit vorhanden, die dazu ausgebildet ist, den ersten, den zweiten, den dritten und den vierten Massestrom zu überwachen. Besonders bevorzugt sind die dritte Masseleitung und die vierte Masseleitung derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass der dritte Massestrom und der vierte Massestrom im Bereich der einzigen Sensoreinheit in entgegengesetzte Richtungen fließen. Vorzugsweise umschließt der der einzigen Sensoreinheit zugeordnete Flusskonzentrator auch die dritte Masseleitung und die vierte Masseleitung.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 12 durch die erfindungsgemäße Anordnung aus. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Besonders bevorzugt ist das Steuergerät dazu ausgebildet, als Steuervorgang einen Einparkvorgang des Kraftfahrzeugs vollautomatisiert zu steuern. Bei der Masse handelt es sich vorzugsweise um eine Karosseriemasse des Kraftfahrzeugs oder um eine Batteriemasse eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen der erfindungsgemäßen Anordnung zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 13 dadurch aus, dass durch die Sensoreinrichtung der erste Massestrom und der zweite Massestrom überwacht werden, wobei in Abhängigkeit von mittels der Sensoreinrichtung erfasster Daten geprüft wird, ob ein Masseabriss der ersten Masseleitung und/oder ein Masseabriss der zweiten Masseleitung vorliegt. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen und aus den Ansprüchen. Vorzugsweise wird die Prüfung durch das Steuergerät oder das weitere Steuergerät durchgeführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Steuergerät zur Durchführung der Prüfung mit einer elektrischen Prüfspannung beaufschlagt wird. Unter der Prüfspannung ist dabei eine Spannung zu verstehen, die sich von einer Arbeitsspannung unterscheidet, mit der das Steuergerät beaufschlagt wird, wenn mittels des Steuergerätes ein Steuervorgang durchgeführt wird. Beispielsweise weist die Prüfspannung einen geringeren Spannungswert auf als die Arbeitsspannung. Durch das Beaufschlagen des Steuergerätes mit der Prüfspannung fließt ein elektrischer Prüfstrom durch das Steuergerät. Dieser Prüfstrom wird als Massestrom durch die Masseleitungen abgeleitet wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Durchführung eines Steuervorgangs, den das Steuergerät bei bestimmungsgemäßer Nutzung durchführt, nur dann freigegeben wird, wenn festgestellt wird, dass weder der Masseabriss der ersten Masseleitung noch der Masseabriss der zweiten Masseleitung vorliegt, und/oder dass die Durchführung des Steuervorgangs gesperrt wird, wenn festgestellt wird, dass der Masseabriss der ersten Masseleitung und/oder der Masseabriss der zweiten Masseleitung vorliegt. Hierdurch wird erreicht, dass der Steuervorgang nur dann durchgeführt wird, wenn das Steuergerät durch die Masseleitungen redundant mit der Masse verbunden ist und die Durchführung des Steuervorgangs insofern sicher ist. Vorzugsweise wird die Prüfung vor jeder geplanten Durchführung des Steuervorgangs durchgeführt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen

1 ein Kraftfahrzeug mit einer Anordnung,
2 das Kraftfahrzeug mit der Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 die Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
4 ein Verfahren zum Prüfen der Anordnung.

1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Anordnung 2. Die Anordnung 2 weist ein Steuergerät 3 auf. Das Steuergerät 3 weist ein Gehäuse 4 auf, in dem mehrere Recheneinheiten 5, 6 angeordnet sind. Die Recheneinheiten 5 und 6 weisen jeweils zumindest eine elektrische Schaltung auf.
Bei der Recheneinheit 5 handelt es sich um eine Hauptrecheneinheit des Steuergerätes 3. Die Recheneinheit 5 ist dazu ausgebildet, als Steuervorgang einen Einparkvorgang des Kraftfahrzeugs 1 vollautomatisiert durchzuführen. Hierzu ist die Recheneinheit 5 signaltechnisch mit einer Umfeldsensorik des Kraftfahrzeugs 1, einem Lenksystem des Kraftfahrzeugs 1, einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs 1 und einer Bremsanlage des Kraftfahrzeugs 1 verbunden und dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von mittels der Umfeldsensorik erfasster Umfelddaten das Lenksystem, die Antriebseinrichtung und die Bremsanlage anzusteuern.
Die Anordnung 2 weist einen elektrischen Energiespeicher 7 auf. Der Energiespeicher 7 ist außerhalb des Gehäuses 4 angeordnet. Ein Pluspol 8 des Energiespeichers 7 ist durch eine Leitung 9 elektrisch mit einem Versorgungsanschluss 10 des Steuergerätes 3 verbunden. Um die Recheneinheiten 5 und 6 mit elektrischer Energie zu versorgen, sind die Recheneinheiten 5 und 6 durch Leitungen 11 beziehungsweise 12 elektrisch mit dem Versorgungsanschluss 10 verbunden.
Die Recheneinheiten 5 und 6 sind außerdem jeweils mit einem Masseknoten 14 beziehungsweise 15 des Steuergerätes 3 elektrisch verbunden. Die Masseknoten 14 und 15 sind elektrisch mit einem als Sternmasse 16 ausgebildeten Masseanschluss 16 des Steuergerätes 3 verbunden. Die Sternmasse 16 ist in dem Gehäuse 4 des Steuergerätes 3 angeordnet.
Die Anordnung 2 weist außerdem eine elektrische Masse 13 auf, bei der es sich vorliegend um eine Karosseriemasse 13 des Kraftfahrzeugs 1 handelt. Insofern ist die Masse 13 getrennt von dem Steuergerät 3 handhabbar und außerhalb des Gehäuses 4 angeordnet. Die Masse 13 ist durch eine Leitung 17 elektrisch mit einer Batteriemasse 18 des Energiespeichers 7 verbunden. Um elektrische Ströme von den Recheneinheiten 5 und 6 abzuleiten, sind die Recheneinheiten 5 und 6 mittels der Batteriemasse 18 elektrisch mit der Masse 13 verbunden. Hierzu weist die Anordnung 2 eine erste Masseleitung 19 und eine zweite Masseleitung 20 auf.
Die erste Masseleitung 19 ist einerseits elektrisch mit der Sternmasse 16 und andererseits elektrisch mit der Batteriemasse 18 verbunden. Auch die zweite Masseleitung 20 ist einerseits elektrisch mit der Sternmasse 16 und andererseits elektrisch mit der Batteriemasse 18 verbunden. Die Masseleitungen 19 und 20 sind parallel zueinander mit der Sternmasse 16 und parallel zueinander mit der Batteriemasse 18 verbunden, sodass die Masseleitungen 19 und 20 insgesamt parallel zueinander geschaltet sind. Durch die Masseleitungen 19 und 20 sind die Recheneinheiten 5 und 6 des Steuergerätes 3 demnach redundant mit der Masse 13 verbunden.
Die Anordnung 2 weist außerdem eine Sensoreinrichtung 21 auf, die außerhalb des Gehäuses 4 angeordnet und dazu ausgebildet ist, einen durch die erste Masseleitung 19 fließenden ersten Massestrom und einen durch die zweite Masseleitung 20 fließenden zweiten Massestrom zu überwachen. Es wird dabei davon ausgegangen, dass die Masseströme im Normalbetrieb des Steuergerätes 3 von der Sternmasse 16 zu der Masse 13 fließen. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Sensoreinrichtung 21 zum Überwachen der Masseströme eine einzige Sensoreinheit 22 auf. Vorliegend handelt es sich bei der Sensoreinheit 22 um einen Hall-Sensor. Alternativ dazu ist die Sensoreinheit 22 vorzugsweise als Fluxgate-Magnetometer oder als XMR-Sensor ausgebildet.
Eine Änderung des ersten Massestroms bewirkt eine Änderung eines die erste Masseleitung 19 umgebenden ersten Magnetfeldes. Entsprechend bewirkt eine Änderung des zweiten Massestroms eine Änderung eines die zweite Masseleitung 20 umgebenden zweiten Magnetfeldes. Die Sensoreinheit 22 ist derart benachbart zu der ersten Masseleitung 19 und der zweiten Masseleitung 20 angeordnet, dass eine Änderung der Magnetfelder eine Änderung einer Ausgangsspannung der Sensoreinheit 22 bewirkt. Die erste Masseleitung 19 und die zweite Masseleitung 20 verlaufen derart entlang der Sensoreinheit 22, dass der erste Massestrom und der zweite Massestrom im Bereich der Sensoreinheit 22 in entgegengesetzte Richtungen fließen.
Die Sensoreinrichtung 21 weist außerdem einen der Sensoreinheit 22 zugeordneten Flusskonzentrator 23 auf. Der Flusskonzentrator 23 weist eine offene Ringform auf und umschließt die erste Masseleitung 19 und die zweite Masseleitung 20. Die Masseleitungen 19 und 20 verlaufen im Bereich des Flusskonzentrators 23 senkrecht zu einer Ebene, in der der ringförmige Flusskonzentrator 23 liegt. Die Masseleitungen 19 und 20 verlaufen also senkrecht zur Umfangsrichtung des ringförmigen Flusskonzentrators 23. Vorliegend ist der Flusskonzentrator 23 mehreckringförmig ausgebildet. Bedingt durch die offene Ringform weist der Flusskonzentrator 23 ein erstes freies Ende 24 und ein zweites freies Ende 25 auf. Die Sensoreinheit 22 ist zwischen den freien Enden 24 und 25 angeordnet.
Die Sensoreinheit 22 ist durch eine Versorgungsleitung 26 elektrisch mit dem Versorgungsanschluss 10 des Steuergerätes 3 verbunden. Der Versorgungsanschluss 10 bildet demnach die Spannungsquelle der Sensoreinheit 22.
Die Sensoreinheit 22 ist durch eine Leitung 27 elektrisch mit einem weiteren Masseknoten 28 des Steuergerätes 3 verbunden, um elektrische Ströme von der Sensoreinheit 22 abzuleiten. Auch der weitere Masseknoten 28 ist elektrisch mit der Sternmasse 16 und somit mit der Karosseriemasse 13 verbunden.
Die Sensoreinheit 22 ist durch eine Signalleitung 29 mit der Recheneinheit 6 signaltechnisch verbunden. Mittels der Signalleitung 29 werden der Recheneinheit 6 aktuelle Spannungswerte der Ausgangsspannung der Sensoreinheit 22 bereitgestellt.
2 zeigt das Kraftfahrzeug 1 mit der Anordnung 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die in 2 dargestellte Anordnung 2 unterscheidet sich insbesondere dadurch von der in 1 dargestellten Anordnung 2, dass die Sensoreinrichtung 21 der in 2 dargestellten Anordnung 2 eine erste Sensoreinheit 22A und eine zweite Sensoreinheit 22B aufweist. Die erste Sensoreinheit 22A ist der ersten Masseleitung 19 zugeordnet und dazu ausgebildet, den ersten Massestrom zu überwachen. Die zweite Sensoreinheit 22B ist der zweiten Masseleitung 20 zugeordnet und dazu ausgebildet, den zweiten Massestrom zu überwachen.
Die in 2 dargestellte Sensoreinrichtung 21 weist einen ersten Flusskonzentrator 23A und einen zweiten Flusskonzentrator 23B auf. Der erste Flusskonzentrator 23A ist der ersten Sensoreinheit 22A zugeordnet und umschließt die erste Masseleitung 19. Der zweite Flusskonzentrator 23B ist der zweiten Sensoreinheit 22B zugeordnet und umschließt die zweite Masseleitung 20.
Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sensoreinheiten 22A und 22B durch eine erste Versorgungsteilleitung 26A beziehungsweise eine zweite Versorgungsteilleitung 26B elektrisch mit der Versorgungsleitung 26 und somit mit dem Versorgungsanschluss 10 verbunden. Außerdem sind die Sensoreinheiten 22A und 22B durch eine erste Teilleitung 27A beziehungsweise eine zweite Teilleitung 27B elektrisch mit der Leitung 27 und somit mit dem Masseknoten 28 verbunden. Außerdem sind die Sensoreinheiten 22A und 22B durch eine erste Signalteilleitung 29A beziehungsweise eine zweite Signalteilleitung 29B mit der Signalleitung 29 und somit signaltechnisch mit der Recheneinheit 6 verbunden. Der Recheneinheit 6 werden somit Spannungswerte der Ausgangsspannung der ersten Sensoreinheit 22A und Spannungswerte der Ausgangsspannung der zweiten Sensoreinheit 22B bereitgestellt.
Gemäß einem nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel wird auf die zweite Sensoreinheit 22B und den zweiten Flusskonzentrator 23B vorzugsweise verzichtet. Die Sensoreinrichtung 21 weist dann nur die erste Sensoreinheit 22B auf, und ist entsprechend dazu ausgebildet, nur den ersten Massestrom zu überwachen.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Anordnung 2, wobei die Anordnung 2 zusätzlich zu dem Steuergerät 3 ein zweites Steuergerät 30 und ein drittes Steuergerät 33 aufweist. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind die Steuergeräte 3, 30 und 33 in 3 lediglich schematisch dargestellt und auf die Darstellung bestimmter Elemente der Anordnung 2, beispielsweise des Energiespeichers 7, wurde verzichtet. Wie die in 1 dargestellte Anordnung 2 weist auch die in 3 dargestellte Anordnung 2 lediglich die einzige Sensoreinheit 22 auf.
Um das zweite Steuergerät 30 elektrisch mit der Batteriemasse 18 zu verbinden, weist die Anordnung 2 eine dritte Masseleitung 31 und eine vierte Masseleitung 32 auf. Die dritte Masseleitung 31 und die vierte Masseleitung 32 sind parallel zueinander mit einer nicht dargestellten Sternmasse des zweiten Steuergerätes 30 elektrisch verbunden. Außerdem sind die dritte Masseleitung 31 und die vierte Masseleitung 32 parallel zueinander mit der Batteriemasse 18 elektrisch verbunden. Diese Verbindung ist in 3 jedoch nicht dargestellt. Durch die dritte Masseleitung 31und die vierte Masseleitung 32 ist das zweite Steuergerät 30 demnach redundant mit der Masse 13 verbunden.
Um das dritte Steuergerät 33 elektrisch mit der Batteriemasse 18 zu verbinden, weist die Anordnung 2 eine fünfte Masseleitung 34 und eine sechste Masseleitung 35 auf. Die fünfte Masseleitung 34 und die sechste Masseleitung 35 sind parallel zueinander mit einer nicht dargestellten Sternmasse des dritten Steuergerätes 33 elektrisch verbunden. Außerdem sind die fünfte Masseleitung 34 und die sechste Masseleitung 35 parallel zueinander mit der Batteriemasse 18 elektrisch verbunden. Diese Verbindung ist in 3 jedoch nicht dargestellt. Durch die fünfte Masseleitung 34 und die sechste Masseleitung 35 ist das dritte Steuergerät 33 demnach redundant mit der Masse 13 verbunden.
Die Sensoreinrichtung 21 ist dazu ausgebildet, mittels der Sensoreinheit 22 zusätzlich zu dem ersten Massestrom und dem zweiten Massestrom auch einen durch die dritte Masseleitung 31 fließenden elektrischen dritten Massestrom, einen durch die vierte Masseleitung 32 fließenden elektrischen vierten Massestrom, einen durch die fünfte Masseleitung 34 fließenden elektrischen fünften Massestrom und einen durch die sechste Masseleitung 35 fließenden elektrischen sechsten Massestrom zu überwachen. Hierzu sind die dritte Masseleitung 31, die vierte Masseleitung 32, die fünfte Masseleitung 34 und die sechste Masseleitung 35 durch den Flusskonzentrator 23 geführt. Der Flusskonzentrator 23 umschließt also auch die Masseleitungen 31, 32, 34 und 35. Die Sensoreinrichtung 21 ist dabei außerhalb eines Gehäuses 36 des zweiten Steuergerätes 30 und außerhalb eines Gehäuses 37 des dritten Steuergerätes 33 angeordnet.
Die dritte Masseleitung 31 und die vierte Masseleitung 32 verlaufen derart entlang der Sensoreinheit 22, dass der dritte Massestrom und der vierte Massestrom im Bereich der Sensoreinheit 22 in entgegengesetzte Richtungen fließen.
Die fünfte Masseleitung 34 und die sechste Masseleitung 35 verlaufen derart entlang der Sensoreinheit 22, dass der fünfte Massestrom und der sechste Massestrom im Bereich der Sensoreinheit 22 in entgegengesetzte Richtungen fließen.
Die in 3 dargestellte Anzahl an Steuergeräten ist nicht als beschränkend zu verstehen. Grundsätzlich bestehen auch Ausführungsbeispiele mit mehr als drei Steuergeräten, die jeweils durch zwei Masseleitungen elektrisch mit der Batteriemasse 18 und somit mit der Masse 13 verbunden sind, wobei die Sensoreinrichtung 21 dazu ausgebildet ist, die Masseströme, die durch die Masseleitungen dieser mehreren Steuergeräte fließen, zu überwachen.
Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 ein Verfahren zum Prüfen der Anordnung 2 näher erläutert. Hierzu zeigt 4 das Verfahren anhand eines Flussdiagramms. Mittels des Verfahrens wird geprüft beziehungsweise festgestellt, ob ein Masseabriss einer der Masseleitungen 19, 20, 31, 32, 34 oder 35 vorliegt. Liegt beispielsweise ein Masseabriss der ersten Masseleitung 19 oder ein Masseabriss der zweiten Masseleitung 20 vor, so sind das Steuergerät 3 und die Masse 13 durch die betroffene Masseleitung 19 oder 20 nicht mehr elektrisch verbunden, sodass kein Massestrom durch diese Masseleitung 19 oder 20 fließen kann. Das Steuergerät 3 ist dann also nicht mehr redundant mit der Masse 13 verbunden und sollte in diesem Zustand nicht zur Durchführung von Einparkvorgängen verwendet werden. Im Folgenden wird zunächst die Vorgehensweise im Falle der in den 1 und 2 dargestellten Anordnungen 2 erläutert.
In einem ersten Schritt S1 wird die Durchführung eines vollautomatisierten Einparkvorgangs angefordert. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 eine entsprechende Eingabeeinrichtung betätigt.
In einem zweiten Schritt S2 wird das Steuergerät 3, beispielsweise eine oder beide der Recheneinheiten 5 und 6, mit einer Prüfspannung beaufschlagt, sodass ein elektrischer Prüfstrom durch das Steuergerät 3 fließt. Das Beaufschlagen des Steuergerätes 3 mit der Prüfspannung führt in der Regel, wenn also keine der Masseleitungen 19 und 20 einen Masseabriss aufweist, dazu, dass durch die Masseleitung 19 und 20 Masseströme mit demselben Stromwert fließen. Der Prüfstrom wird also durch die Masseleitungen 19 und 20 abgeleitet. Weist jedoch eine der Masseleitungen 19 oder 20 einen Masseabriss auf, so fließt durch diese Masseleitung 19 oder 20 kein Massestrom.
In einem dritten Schritt S3 werden die Masseströme durch die Sensoreinrichtung 21 überwacht und es werden der Recheneinheit 6 mittels der Signalleitung 29 Daten bezüglich der Masseströme bereitgestellt.
In einem vierten Schritt S4 ermittelt die Recheneinheit 6, ob ein Masseabriss einer der Masseleitungen 19 oder 20 vorliegt.
Im Falle der in 1 dargestellten Anordnung 2 stellt die Recheneinheit 6 fest, dass ein Masseabriss vorliegt, wenn die Differenz zwischen dem Spannungswert der Ausgangsspannung der einzigen Sensoreinheit 22 einerseits und 0 V andererseits einen vorgegebenen Spannungsschwellenwert übersteigt. Weil die Masseströme im fehlfunktionsfreien Betrieb der Masseleitungen 19 und 20 im Bereich der einzigen Sensoreinheit 22 in entgegengesetzte Richtungen fließen, kann bei Vorliegen eines Masseabrisses anhand des Vorzeichens der Ausgangsspannung außerdem festgestellt werden, welche Masseleitung 19 oder 20 den Masseabriss aufweist. Beispielsweise sind die Masseleitungen 19 und 20 derart entlang der Sensoreinheit 22 geführt, dass die Ausgangsspannung negativ ist, wenn die erste Masseleitung 19 den Masseabriss aufweist, und positiv, wenn die zweite Masseleitung 20 den Masseabriss aufweist.
Im Falle der in 2 dargestellten Anordnung 2 stellt die Recheneinheit 6 fest, dass ein Masseabriss der ersten Masseleitung 19 vorliegt, wenn die Differenz zwischen dem Spannungswert der Ausgangsspannung der ersten Sensoreinheit 22A einerseits und einem erwarteten Normalspannungswert andererseits einen vorgegebenen Spannungsschwellenwert übersteigt. Übersteigt die Differenz zwischen dem Spannungswert der Ausgangsspannung der zweiten Sensoreinheit 22B einerseits und dem erwarteten Normalspannungswert andererseits den vorgegebenen Spannungsschwellenwert, so stellt die Recheneinheit 6 fest, dass ein Masseabriss der zweiten Masseleitung 20 vorliegt.
Ist nur die erste Sensoreinheit 22A vorhanden, so stellt die Recheneinheit 6 fest, dass kein Masseabriss vorliegt, wenn der Spannungswert der Ausgangsspannung der ersten Sensoreinheit 22A im Wesentlichen dem erwarteten Normalspannungswert entspricht. Unterschreitet der Spannungswert der Ausgangsspannung den Normalspannungswert um mehr als den vorgegebenen Spannungsschwellenwert, so stellt die Recheneinheit fest, dass ein Masseabriss einer der Masseleitungen 19 oder 20 vorliegt. Übersteigt der Spannungswert der Ausgangsspannung den Normalspannungswert um mehr als den vorgegebenen Spannungsschwellenwert, so stellt die Recheneinheit 6 fest, dass ein Masseabriss der anderen der Masseleitungen 19 oder 20 vorliegt.
Stellt die Recheneinheit 6 in dem Schritt S4 fest, dass ein Masseabriss einer oder beider der Masseleitungen 19 und 20 vorliegt, so wird auf einen fünften Schritt S5 verwiesen. In dem Schritt S5 wird dann die vollautomatisierte Durchführung des Einparkvorgangs gesperrt.
Stellt die Recheneinheit 6 in dem Schritt S4 jedoch fest, dass keine der Masseleitungen 19 und 20 einen Masseabriss aufweist, so wird auf einen sechsten Schritt S6 verwiesen. In dem Schritt S6 wird dann der Einparkvorgang freigegeben und in einem siebten Schritt S7 vollautomatisiert durch die Recheneinheit 5 des Steuergerätes 3 durchgeführt.
Um im Falle der in 3 dargestellten Anordnung 2 festzustellen, ob eine der Masseleitungen 19, 20, 31, 32, 34 oder 35 einen Masseabriss aufweist, werden die Steuergeräte 3, 30 und 33 zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit der Prüfspannung beaufschlagt.
Soll beispielsweise festgestellt werden, ob die erste Masseleitung 19 oder die zweite Masseleitung 20 einen Masseabriss aufweist, so wird nur das erste Steuergerät 3 mit der Prüfspannung beaufschlagt. Soll festgestellt werden, ob die dritte Masseleitung 31 oder die vierte Masseleitung 32 einen Masseabriss aufweist, so wird nur das zweite Steuergerät 30 mit der Prüfspannung beaufschlagt. Soll festgestellt werden, ob die fünfte Masseleitung 34 oder die sechste Masseleitung 35 einen Masseabriss aufweist, so wird nur das dritte Steuergerät 33 mit der Prüfspannung beaufschlagt. Die Feststellung, ob ein Masseabriss vorliegt oder nicht, erfolgt dann wie vorstehend mit Bezug auf die in 1 dargestellte Anordnung 2 beschrieben wurde.
Gemäß einem in den Figuren nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung 21 durch die Versorgungsleitung 26 mit einer elektrischen Spannungsquelle eines weiteren Steuergerätes verbunden. Die Sensoreinrichtung 21 wird dann durch das weitere Steuergerät mit elektrischer Energie versorgt. Bei dem weiteren Steuergerät handelt es sich vorzugsweise um ein Steuergerät, dessen elektrische Verbindung beziehungsweise Verbindungen mit der Masse 13 nicht durch die Sensoreinrichtung 21 überwacht wird beziehungsweise werden. Gemäß einem in den Figuren nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung 21 durch die Leitung 27 mit einem Masseknoten des weiteren Steuergerätes verbunden. Gemäß einem in den Figuren nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung 21 durch die Signalleitung 29 mit einer Recheneinheit des weiteren Steuergerätes verbunden, Das weitere Steuergerät ermittelt dann, ob ein Masseabriss der ersten Masseleitung 19 und/oder der zweiten Masseleitung 20 vorliegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2017008057 A1 [0005, 0006]

Claims

Anordnung, mit zumindest einem Steuergerät (3), das ein Gehäuse (4) aufweist, in dem zumindest eine Recheneinheit (5,6) des Steuergerätes (3) angeordnet ist, mit einer außerhalb des Gehäuses (4) angeordneten elektrischen Masse (13), mit einer ersten Masseleitung (19), durch die das Steuergerät (3) und die Masse (13) elektrisch verbunden sind, mit einer zweiten Masseleitung (20), durch die das Steuergerät (3) und die Masse (13) elektrisch verbunden sind, und mit einer Sensoreinrichtung (21), die dazu ausgebildet ist, einen durch die erste Masseleitung (19) fließenden elektrischen ersten Massestrom und/oder einen durch die zweite Masseleitung (20) fließenden elektrischen zweiten Massestrom zu überwachen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (21) außerhalb des Gehäuses (4) des Steuergerätes (4) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (21) getrennt von dem Steuergerät (3) handhabbar ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (21) zumindest eine Sensoreinheit (22,22A,22B) aufweist, die als Hall-Sensor, Fluxgate-Magnetometer oder XMR-Sensor ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (21) eine einzige Sensoreinheit (22) aufweist, die dazu ausgebildet ist, den ersten Massestrom und den zweiten Massestrom zu überwachen.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzige Sensoreinheit (22) derart benachbart zu der ersten Masseleitung (19) und der zweiten Masseleitung (20) angeordnet ist, dass eine Änderung des ersten Massestroms und/oder eine Änderung des zweiten Massestroms eine Änderung einer Ausgangsspannung der Sensoreinheit (22) bewirkt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Masseleitung (19) und die zweite Masseleitung (20) derart angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass die Masseströme im Bereich der einzigen Sensoreinheit (22) in entgegengesetzte Richtungen fließen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (21) eine erste Sensoreinheit (22A) aufweist, die dazu ausgebildet ist, nur den ersten Massestrom zu überwachen, und/oder eine zweite Sensoreinheit (22B), die dazu ausgebildet ist, nur den zweiten Massestrom zu überwachen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (21) durch eine Versorgungsleitung (26) mit einer elektrischen Spannungsquelle (10) des Steuergerätes (3) oder einer elektrischen Spannungsquelle eines weiteren Steuergerätes verbunden ist, dass die Sensoreinrichtung (21) mit einem Masseknoten (28) des Steuergerätes (3) oder einem Masseknoten des weiteren Steuergerätes elektrisch verbunden ist, und/oder dass die Sensoreinrichtung (21) durch eine Signalleitung (29) mit einer Recheneinheit (6) des Steuergerätes (3) oder einer Recheneinheit des weiteren Steuergerätes verbunden ist, insbesondere mittels eines Analog-Digital-Umsetzers.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) oder das weitere Steuergerät dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von mittels der Sensoreinrichtung (21) erfasster Daten zu ermitteln, ob ein Masseabriss der ersten Masseleitung (19) und/oder ein Masseabriss der zweiten Masseleitung (20) vorliegt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Steuergerät (30), eine dritte Masseleitung (31), durch die das zweite Steuergerät (30) und die Masse (13) elektrisch verbunden sind, und eine vierte Masseleitung (32), durch die das zweite Steuergerät (30) und die Masse (13) elektrisch verbunden sind, wobei die Sensoreinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, einen durch die dritte Masseleitung (31) fließenden elektrischen dritten Massestrom und/oder einen durch die vierte Masseleitung (32) fließenden elektrischen vierten Massestrom zu überwachen.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einzige Sensoreinheit (22) dazu ausgebildet ist, den dritten Massestrom und den vierten Massestrom zu überwachen.
Kraftfahrzeug (1), mit einer Anordnung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Prüfen einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei durch die Sensoreinrichtung (21) der erste Massestrom und der zweite Massestrom überwacht werden, und wobei in Abhängigkeit von mittels der Sensoreinrichtung (21) erfasster Daten geprüft wird, ob ein Masseabriss der ersten Masseleitung (19) und/oder ein Masseabriss der zweiten Masseleitung (20) vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) zur Durchführung der Prüfung mit einer elektrischen Prüfspannung beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung eines Steuervorgangs, den das Steuergerät (3) bei bestimmungsgemäßer Nutzung durchführt, nur dann freigegeben wird, wenn festgestellt wird, dass weder der Masseabriss der ersten Masseleitung (19) noch der Masseabriss der zweiten Masseleitung (20) vorliegt, und/oder dass die Durchführung des Steuervorgangs gesperrt wird, wenn festgestellt wird, dass der Masseabriss der ersten Masseleitung (19) und/oder der Masseabriss der zweiten Masseleitung (20) vorliegt.