DE102020214368A1

DE102020214368A1 - Sicherheitskonzept zum Betreiben einer sicherheitsrelevanten Last mittels Pulsweitenmodulation (PWM)

Info

Publication number: DE102020214368A1
Application number: DE102020214368.4A
Authority: DE
Inventors: Sven Faehnle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2022-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer sicherheitsrelevanten Last in einem Fahrzeug, insbesondere in einem batteriebetriebenen Fahrzeug mittels Pulsweitenmodulation (PWM).

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitskonzept zum Betreiben einer sicherheitsrelevanten Last mittels Pulsweitenmodulation (PWM).
Stand der Technik
Ansteuerungen von E-Maschinen mittels Pulsweitenmodulation (PWM) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese können fehlerhaft verarbeitet werden, beispielsweise durch zufällige Hardware Fehler. Das somit generierte Signal kann keine sicherheitskritischen Lasten steuern und besitzt keine Sicherheitsintegrität.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer sicherheitsrelevanten Last in einem Fahrzeug, insbesondere in einem batteriebetriebenen Fahrzeug wie einem batteriebetriebenen LKW, mittels Pulsweitenmodulation (PWM). Typische Lasten sind beispielsweise Lüfter, Pumpen oder E-Maschinen jeglicher Art.
Bei einem Bremsvorgang eines E-Fahrzeugs wird die Bremsenergie in die Fahrzeugbatterie zurück gespeist. Bei einem elektrisch fahrenden LKW kann die Bremsenergie so hoch werden, dass die Fahrzeugbatterie recht schnell den Ladezustand erreicht. Hält der Bremsvorgang bei vollgeladener Fahrzeugbatterie an, muss die Bremsenergie anderweitig abgebaut werden. Dafür kommen Heizelemente mit aktiver Kühlung (Lüfter) zum Einsatz, diese Lüfter werden mittels PWM angesteuert werden.
Ein Basissoftwaremodul ist mit wenigstens einem Timer-Modul und das Timer-Modul mit einer Schalteinheit verbunden. Dabei wird das PWM Signal im Timer-Modul mit Hilfe von Zählern generiert, die in einem ungeschützten Speicherbereich liegen, wodurch eine Sicherheitsintegrität oftmals nicht gewährleistet werden kann.
Somit ist es notwendig, eine PWM-Ansteuerung in einem für den Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignetem System zu ermöglichen, das eine sichere Ansteuerung innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls zulässt und eine Störung eindeutig erkennbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Hiernach erzeugt das Basissoftwaremodul ein PWM-Signal, wobei die Periodendauer des PWM-Signals als Sollwert vorgegeben ist. Im Timeroutput-modul wird die High-und die Lowtime des Signals berechnet, die der Periodendauer des PWM-Signals entspricht. Im Hightime Modus wird ein Schaltelement geöffnet und im Lowtime Modus wird das Schaltelement geschlossen.
Um Fehler zu erkennen, wird das PWM-Signal vor einem Ausgangspin, der zur Last führt, abgegriffen und über eine Rückleseleitung zurückgeführt. Dieses rückgelesene PWM Signal wird als Ist-Wert zur Plausibilisierung mit einem vorgegebenen Soll-Wert verglichen. Dabei wird in einem Timeback-Modul berechnet, ob die Periodendauer des übertragenen PWM-Signals mit der ursprünglich vorgegebenen Periodendauer übereinstimmt. Für das Zurücklesen des Signals werden andere Zähler verwendet als für die Erzeugung des Signals.
Bei fehlender Übereinstimmung wird das übertragene PWM-Signal nicht übernommen. Dadurch kann eine gestörte Übertragung des Signals eindeutig identifiziert werden.

1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
2 zeigt beispielhaft ein PWM Signal.

Beschreibung
1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein Funkionsüberachungsmodul 12 ist mit einem Timeout-Modul 14 verbunden. Das Funkionsüberachungsmodul 12 errechnet ein für die Ansteuerung einer externen Last 24 notwendiges PWM-Signal und sendet diese Information an das Timeout-Modul 14. Das Funktionsüberwachungsmodul 12 wird in einem geschützten Bereich ausgeführt nach ISO26262. Beispielhaft ist ein PWM-Signal in 2 gezeigt, wobei die Hightime t_High des Signals 50% beträgt und demzufolge die Lowtime t_Low des PWM Signals ebenfalls 50% beträgt.
Im Timeout-Modul 14 wird das Signal mithilfe eines Zählers 16 generiert, indem der Zähler 16 ständig herauf und herunterzählt. Je nachdem, ob der Zähler 16 herauf oder herunterzählt, wird an den Ausgang 18 des Timeroutput-Moduls 14 eine logische 1 bzw. eine logische 0 gegeben. Der Ausgang 18 des Timeroutput-Moduls 14 ist gleichzeitig der Eingang einer elektronischen Schalteinheit 20. Das Timeroutput-Modul 14 ist mit der elektronischen Schalteinheit 20 verbunden. Liegt eine logische 1 am Eingang 18 der elektronischen Schalteinheit 20, wird die elektronische Schalteinheit 20 geschlossen. Liegt eine logische 0 am Eingang 18 der elektronischen Schalteinheit 20, wird die elektronische Schalteinheit 20 geöffnet. Das somit generierte PWM Signal wird vor einem externen Pin 22 abgegriffen und einem Timerlnput-Modul 26 zugeführt.
Dies kann auch invertiert realisiert werden je nach Beschaltung der Schalteinheit
Dabei wird im Timerinput-Modul 26 berechnet, ob die Periodendauer des übertragenen PWM-Signals mit der ursprünglich vorgegebenen Periodendauer übereinstimmt. Für das Zurücklesen des Signals werden andere Zähler verwendet als für die Erzeugung des Signals.
Die plausibiltäts Prüfung erfolgt nicht im Timerinput Modul, dies passiert erst wieder im Funktionsüberwachungsmodul in einem geschützten Bereich. Im Timerinput Modul wird lediglich der zurückgelesene Wert wieder in High time Low Time und Periodendauer interpretiert mit Hilfe anderer Zähler
Wird ein Fehler erkannt, gibt es folgende Optionen:

• Das Signal wird nachgeregelt
• Die elektronische Schalteinheit 20 wird abgeschaltet

Claims

Verfahren zur Steuerung einer sicherheitsrelevanten Last in einem Fahrzeug, insbesondere in einem batteriebetriebenen Fahrzeug mittels Pulsweitenmodulation (PWM), umfassend mindestens ein Basissoftwaremodul (12), wobei das Basissoftwaremodul (12) mit wenigstens einem Timeout-Modul (14) und das Timeout-Modul (14) mit einer elektronischen Schalteinheit (20) verbunden ist, gekennzeichnet durch mindestens folgende Schritte: • Berechnung eines PWM Signal durch das Funktionsüberwachungsmodul (12), • Senden der Information bzgl. Des PWM Signals an das Timeroutput-Modul (14), • Generierung des PWM Signals mithilfe mindestens eines Zählers (16) im Timerouput-Modul (14), • Legen einer logischen 1 bzw. einer logischen 0 an einen Ausgang (18) des Timeroutput-Moduls (14), in Abhängigkeit davon, ob der Zähler (16) herauf oder heruntergezählt hat, • Liegt eine logische 1 am Eingang 18 der elektronischen Schalteinheit 20, wird die elektronische Schalteinheit 20 geschlossen. • Liegt eine logische 0 am Eingang 18 der elektronischen Schalteinheit 20, wird die elektronische Schalteinheit 20 geöffnet. • Dies ist grundsätzlich auch invertiert möglich bei invertierter Beschaltung der Schalteinheit • Abgreifen des generierten PWM Signals vor einem externen Pin 22, • Ermittlung der Periodendauer als Istwert des übertragenen PWM-Signals, • Vergleich des Istwertes mit dem Sollwert.