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Die Erfindung bezieht sich auf einen
Flachleiter gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Flachleiter, insbesondere flexible,
strukturierte Leiterplatten (flexible printed circuit – FPC),
Folienkabel bzw. Folienkabelsätze
(flat flexible cable – FFC; extrudierte
laminierte Leiter) weisen mehrere, üblicherweise parallel zueinander
angeordnete Leiterbahnen aus Kupfer auf, die auf einem flexiblen
Trägerelement
oder isoliert zwischen einer Deck- oder Basisfolie angeordnet und
an ihren Enden mit Kontaktelementen und mit Gegenkontakten elektronischer Baugruppen
verbindbar oder mit Funktionseinheiten verbunden sind. Derartige
Flachleiter werden insbesondere in elektronischen Geräten und
wegen ihrer leichten Verlegung, höheren Integrierbarkeit, wegen ihres
geringeren Gewichts und der Beanspruchung eines geringeren Bauraums
verstärkt
auch in Kraftfahrzeugen eingesetzt.
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Durch den konstruktiven Aufbau, insbesondere
wegen der geringen Materialdicken der dünnen Kupfer-Leiterbahnen, und
wegen der Flexibilität
der Leiterplatten bzw. Folienkabelsätze besteht jedoch die Gefahr
eines Leitungsbruchs insbesondere bei starker oder länger andauender
mechanischer Belastung, insbesondere wechselnder mechanischer Beanspruchung
auf Biegung und Knickung. Ein solcher Leitungsbruch würde dann
zu einem Ausfall bzw. zur Funktionsunfähigkeit von Bauteilen führen, was
insbesondere bei sicherheitsrelevanten Bauteilen in einem Kraftfahrzeug
zu einem erhöhten
Nutzerrisiko führen
würde.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabenstellung zugrunde, einen Flachleiter zu schaffen,
der eine Beeinträchtigung
seiner Übertragungseigenschaften
frühzeitig,
d. h. eine ausreichende Zeitspanne vor einer Funktionsbeeinträchtigung erkennen
lässt,
sowie eine Vorrichtung zur Überwachung
eines derartigen Flachleiters anzugeben, die eine drohende Funktionsbeeinträchtigung
des Flachleiters frühzeitig
zur Anzeige bringt, bzw. Ersatzmaßnahmen auslöst.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 14 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, eine Beeinträchtigung
der Übertragungseigenschaften
eines Flachleiters frühzeitig,
d. h. eine ausreichende Zeitspanne vor einer Funktionsbeeinträchtigung
des Flachleiters, zu erkennen und insbesondere eine drohende Leitungsunterbrechung
zu erfassen und über
eine optische und/oder akustische Anzeige oder eine Notbetriebsumschaltung
den Flachleiter auszutauschen bzw. zu ersetzen und eine erhöhte mechanische
und/oder elektrische Belastung einer oder mehrerer Leiterbahnen
des Flachleiters zu erkennen und zu beseitigen und damit einem Ausfall der
Leitungsverbindung und einer Funktionsunfähigkeit vorzubeugen.
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Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Überlegung
zugrunde, dass eine mechanisch und/oder elektrisch schwächer ausgelegte
Diagnoseleitung, die denselben mechanischen und elektrischen Beanspruchungen
ausgesetzt ist, für
die Leiterbahn bzw. die Leiterbahnen des Flachleiters aufgrund einer
zu starken oder andauernden Belastung früher als die Leiterbahnen) beschädigt oder
zerstört und
damit ihre elektrische Leitfähigkeit
beeinträchtigt oder
unterbrochen wird, so dass ein rechtzeitiger Austausch des Flachleiters
oder eine Beseitigung einer Störung
wie beispielsweise eines Kurzschlusses nach einer diagnostizierten
Funktionsbeeinträchtigung
erfolgen kann.
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Die elektrisch und/oder mechanisch
schwächere
Auslegung der Diagnoseleitung bezieht sich dabei nicht bzw. nicht
nur auf deren Querschnitt, da eine Leitung mit geringerem Querschnitt
beispielsweise einer Biegebeanspruchung besser Stand halten kann
als eine Leitung größeren Querschnitts, sondern
auch sämtliche
Eigenschaften, die bei der zu erwartenden elektrischen und mechanischen
Beanspruchung zu einem frühzeitigen
Verschleiß und
damit zu einer frühzeitigen
Beeinträchtigung
der Diagnoseleitung und als Folge davon der Funktion des Flachleiters
führen.
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Die Diagnoseleitung kann über die
gesamte Länge
des Flachleiters verlaufend angeordnet werden, sollte sich aber
zumindest über
die Knick- und/oder Biegebereiche bzw. die auf Knickung und/oder
Biegung gefährdeten
Bereiche des Flachleiters erstrecken.
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Vorzugsweise ist die Diagnoseleitung
im Wesentlichen parallel zu der mindestens einen Leiterbahn des
Flachleiters mit einer Leitungsebene oder in mindestens einer Leitungsebene
eines mehrschichtigen Flachleiters angeordnet und damit denselben
mechanischen Beanspruchungen wie die Leiterbahn oder Leiterbahnen
insbesondere auf Knickung und/oder Biegung ausgesetzt.
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Die erfindungsgemäße Lösung lässt mehrere Varianten bei der
elektrischen und mechanischen Ausgestaltung sowie der Anordnung
der Diagnoseleitung auf dem Flachleiter zu. In einer ersten Variante
ist die Diagnoseleitung niederohmig ausgebildet und zweigt einerseits
von einer Bezugs-Leiterbahn, insbesondere in der Nähe des einen
Kontaktelementes ab und ist mit einem Diagnosekontakt am anderen
Kontaktelement verbunden. Damit kann bei einer Leitungsunterbrechung
der Diagnoseleitung auf einen bevorstehenden Leitungsbruch der Leiterbahn geschlossen
werden und ein Austausch bzw. eine Reparatur des Flachleiters veranlasst
werden.
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In einer alternativen Ausführungsform
ist die Diagnoseleitung hochohmig ausgebildet und über mehrere über die
Länge der
Leiterbahn zueinander beabstandete Abgriffe mit der Bezugs-Leiterbahn und
mit einem Diagnosekontakt an einem der beiden Kontaktelemente oder
Funktionseinheiten verbunden.
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In dieser Ausführungsform ist über eine
geeignete Diagnoseeinrichtung eine Ortsbestimmung der Leitungsunterbrechung
der Diagnoseleitung möglich
und damit eine gezielte Fehlerbehebung.
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Eine derartige Diagnoseleitung kann
auch zur Überwachung
mehrerer voneinander getrennter Leiterbahnen eines Flachleiters
dienen, indem sie über
Abgriffe mit den einzelnen Leiterbahnen verbunden ist und die Diagnoseeinrichtung
aus der Lokalisierung des unterbrochenen, gestörten oder gefährdeten
Abschnitts der Diagnoseleitung die gefährdete Leiterbahn bzw. die
gefährdeten
Leiterbahnen ortet.
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Besteht der Flachleiter aus mehreren,
im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Leiterbahnen, so
ist es für
die frühzeitige
Erkennung eines drohenden Leitungsbruches einer der parallelen Leiterbahnen
ausreichend, wenn die Diagnoseleitung über einen Abgriff mit einer
Bezugs-Leiterbahn vorzugsweise in der Nähe des einen Kontaktelementes
(Funktionseinheit) und mit einem Diagnosekontakt des anderen Kontaktelementes
oder der Funktionseinheit verbunden ist.
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Bei einer entsprechenden Konfiguration
des Flachleiters, bei der mindestens eine Leiterbahn gegenüber den
anderen Leiterbahnen elektrisch und/oder mechanisch schwächer ausgebildet
ist oder zumindest abschnittsweise einen die Funktion einer „Sollbruchstelle" ausübenden geringeren
Querschnitt aufweist, kann diese als Diagnoseleitung verwendet und
auf eine Funktionseinschränkung,
insbesondere eine Leitungsunterbrechung, überwacht werden.
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Durch eine mäanderförmige Struktur der Diagnoseleitung,
die mäanderförmig über einen
Teil der Breite oder die gesamte Breite der flexiblen Leiterplatte
zwischen den Leiterbahnen verlegt ist, kann die Überwachung über einen Teil oder die gesamte Breite
der flexiblen Leiterplatte auf einen Leitungsbruch der Leiterbahnen
erstreckt werden, wobei die mäanderförmig, niederohmig
ausgebildete Diagnoseleitung im Bereich der Kontaktelemente hinter
der Kontaktierungsstelle zwischen dem Steckerkontakt und der Leiterbahn
ohne einen elektrischen Kontakt zum Steckerkontakt oder der Leiterbahn
vorbeigeführt
wird.
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Auch in dieser Ausführungsform
ist die mäanderförmige Diagnoseleitung
mit einem Abgriff an einer Bezugs-Leiterbahn, vorzugsweise einer
im Randbereich des Flachleiters angeordneten Leiterbahn in der Nähe des einen
Kontaktelementes oder der Funktionseinheit verbunden und führt zu einem Diagnosekontakt
im anderen Kontaktelement oder der mit dem Flachleiter verbundenen
Funktionseinheit.
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Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Lösung ist
dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren im Wesentlichen parallel
zueinander angeordneten Leiterbahnen die Diagnoseleitung schleifenförmig auf
dem Flachleiter verlegt ist und zu zwei in dem einen Kontaktelement
oder der Funktionseinheit angeordneten Diagnosekontakten führt, während im
anderen Kontaktelement oder der anderen Funktionseinheit eine Schleifenbrücke oder
dergleichen vorgesehen ist.
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Eine Vorrichtung zur Überwachung
von Leiterbahnen eines Flachleiters, insbesondere von flexiblen
Leiterplatten, Folienkabeln bzw. Folienkabelsätzen, auf eine mechanische
und/oder elektrische Funktionseinschränkung mindestens einer auf
dem Flachleiter angeordneten Leiterbahn besteht aus einer Diagnoseeinrichtung
zur Überprüfung der
elektrischen Leitfähigkeit
der mindestens einen auf dem Flachleiter verlegten Diagnoseleitung
kontinuierlich oder in vorgegebenen Intervallen.
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Die Diagnoseleitung ist zu diesem
Zweck einerseits mit einer Spannungsquelle oder einer potentialführenden
Bezugs-Leiterbahn und andererseits mit einem Diagnosekontakt verbunden.
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Die Auswertung des von der Diagnoseleitung
abgegebenen Diagnosesignals kann je nach Art der verwendeten elektronischen
Bauteile und Schaltungen analog oder digital durchgeführt werden
und insbesondere ein in den Schaltungen, die mit dem Flachleiter
verbundenen sind, vorhandener Mikrocontroller als Diagnoseeinrichtung
eingesetzt werden.
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So kann beispielsweise eine hochohmige
Diagnoseleitung an einen ersten Eingang und die potentialführende Bezugs-Leiterbahn
an einen zweiten Eingang eines Differenzverstärkers angeschlossen werden,
dessen Ausgang mit einem Analogeingang der Diagnoseeinrichtung verbunden
ist.
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Im Fall einer niederohmigen Diagnoseleitung kann
diese mit einem ersten Analogeingang der Diagnoseeinrichtung und
die potentialführende
Bezugs-Leiterbahn mit einem zweiten Analogeingang der Diagnoseeinrichtung
für einen
Spannungsvergleich in der Diagnoseeinrichtung verbunden werden.
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Die niederohmige Diagnoseleitung
kann auch mit einem Digitaleingang der Diagnoseeinrichtung verbunden
werden. Über
eine Einspeisung und Abfrage von codierten Signalen kann jedwede
Funktionsbeeinträchtigung
der Diagnoseleitung erfasst und weiterverarbeitet werden.
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Eine Überwachung einer insbesondere schleifenförmig verlegten
Diagnoseleitung kann digital in der Weise erfolgen, dass das eine
Ende der Diagnoseleitung mit einem Digitaleingang der Diagnoseeinrichtung
und das andere Ende der schleifenförmig verlegten Diagnoseleitung
mit einem Digitalausgang der Diagnoseeinrichtung verbunden ist.
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Die Diagnoseleitung kann mit einem
von der Diagnoseeinrichtung abgegebenen Prüfsignal beaufschlagt und mit
einem Diagnosekontakt der Diagnoseeinrichtung verbunden werden.
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Weiterhin kann die Diagnoseleitung
an einen ersten Eingang und die potentialführende Bezugs-Leiterbahn an
einen zweiten Eingang eines Differenzverstärkers angeschlossen werden,
dessen Ausgang mit einem Analogeingang der Diagnoseeinrichtung verbunden
ist.
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Vorzugsweise ist die Diagnoseleitung
einerseits mit einem Spannungspegel oder einem Prüfsignal
beaufschlagt und mit einem ersten Spannungsversorgungs- oder Datenübertragungsanschluss
und andererseits mit einer den Spannungspegel oder das Prüfsignal
von der Versorgungsspannung oder dem Datensignal trennenden Einrichtung verbunden,
an die die Diagnoseeinrichtung und ein zweiter Spannungsversorgungs-
oder Datenübertragungsanschluss
angeschlossen sind.
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In einer Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung
legt die Diagnoseleitung eine Versorgungsspannung an eine nicht
sicherheitsrelevante Einrichtung und die Signaltrenneinrichtung
filtert Prüfsignale,
die der Versorgungsspannung der nicht sicherheitsrelevanten Einrichtung
aufmoduliert sind, aus der Versorgungsspannung.
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Insbesondere überträgt die Diagnoseleitung sowohl
Daten- als auch Prüfsignale
an eine nicht sicherheitsrelevante Einrichtung und die Signaltrenneinrichtung
filtert die Prüfsignale,
die den Datensignalen der nicht sicherheitsrelevanten Einrichtung
aufmoduliert sind, aus den Daten- und Prüfsignalen.
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Bei Erfassung einer Funktionsbeeinträchtigung
der Diagnoseleitung initiiert die Diagnoseeinrichtung einen vorgegebenen
Notbetrieb, insbesondere für
die Leiterbahnen zur Übertragung
sicherheitsrelevanter Daten oder zur Speisung sicherheitsrelevanter
Einrichtungen.
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Weiterhin kann die Diagnoseeinrichtung
eine Datenübertragung
zumindest teilweise von einer zentralen Steuereinrichtung auf eine
dezentrale Steuerung umschalten, um wesentliche Funktionen auf ein
Türsteuergerät zu verlagern,
so dass auch nach einem Crash und diagnostizierter Beschädigung einer
Diagnoseleitung die Entriegelung der Fahrzeugtüren gewährleistet ist.
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Zu diesem Zweck kann der Mikrocontroller mit
einem vorgegebene Signalübertragungswege enthaltenden
Speicher verbunden sein.
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Anhand verschiedener, in der Zeichnung schematisch
dargestellter Ausführungsbeispiele
soll die Erfindung näher
erläutert
werden. Es zeigen:
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1 einen
Folienleiter mit mehreren parallel zueinander angeordneten Leiterbahnen,
an den stirnseitigen Enden angeordneten Kontaktelementen und einem
elektronischen Steuergerät;
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2 einen
Folienleiter mit einer parallel zu den Leiterbahnen angeordneten
und über
einen Abgriff mit einer Bezugs-Leiterbahn verbundenen niederohmigen
Diagnoseleitung;
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3 einen
Folienleiter mit mehreren parallel zueinander angeordneten Leiterbahnen
und einer über
mehrere kammartige Abgriffe mit einer Bezugs-Leiterbahn verbundenen hochohmigen Diagnoseleitung;
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4 einen
Folienleiter mit einer mäanderförmig zwischen
mehreren parallelen Leiterbahnen verlegten Diagnoseleitung;
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5 eine
vergrößerte Darstellung
der Verlegung der mäanderförmigen Diagnoseleitung
im Kontaktierungsbereich;
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6 einen
Folienleiter mit einer schleifenförmig verlegten, niederohmigen
Diagnoseleitung und einer Schleifenbrücke in einem der Kontaktelemente;
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7 einen
Folienleiter mit einer als Diagnoseleitung genutzten Leiterbahn
geringeren Querschnitts;
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8 eine Überwachungsschaltung
mit einem Komparator zur Auswertung des Diagnosesignals einer hochohmigen
Diagnoseleitung;
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9 eine Überwachungsschaltung
zur Auswertung einer niederohmigen Diagnoseleitung mittels Spannungsvergleichs
in einem Mikrocontroller und
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10 eine Überwachungsschaltung
zur digitalen Auswertung eines Ausgangssignals einer schleifenförmig verlegten
Diagnoseleitung.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung einen Flachleiter 1 in Form
einer flexiblen Leiterplatte, eines Folienleiters bzw. Folienkabelsatzes,
der in vielen elektronischen Geräten
und insbesondere auch zur Verbindung elektrischer und elektronischer
Bauteile in Kraftfahrzeugen Anwendung findet. Der Flachleiter 1 besteht üblicherweise
aus einer Deck- oder Basisfolie und dazwischen isoliert angeordneten
elektrischen Leiterbahnen 2, die über an den stirnseitigen Enden
des Flachleiters 1 angeordnete Kontaktelemente oder mit
den stirnseitigen Enden des Flachleiters 1 verbundenen
Funktionseinheiten 3, 4 verschiedene elektronische
Baugruppen miteinander verbinden. In 1 ist
als elektronische Baugruppe ein elektronisches Steuergerät 5 dargestellt, das über einen
Steckkontakt mit dem Kontaktelement 3 des Folienleiters 1 verbunden
ist. Das andere Kontaktelement 4 kann alternativ auch aus
einer Funktionseinheit wie beispielsweise einem Tastenfeld bestehen.
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Derartige Flachleiter werden wegen
ihrer Flexibilität
besonders dort eingesetzt, wo die Verlegung von Kabeln schwierig
ist, ein geringes Platzangebot vorliegt und wo stärkere mechanische
Beanspruchungen, beispielsweise durch die Bewegung von Bauteilen,
auf denen die Flachleiter 1 verlegt sind, auftreten. Diese
stärkeren
mechanischen Beanspruchungen können
dauerhaft zu einer Beschädigung
und schließlich
zu einem Leitungsbruch einer oder mehrerer Leiterbahnen 2 führen, die
auf dem Flachleiter 1 verlegt und mit den Kontaktelementen oder
Funktionseinheiten 3, 4 verbunden sind. Eine Unterbrechung
einer oder mehrerer Leiterbahnen 2 aufgrund starker und/oder
dauerhafter elektrischer und/oder mechanischer Beanspruchung führt zu einem
Ausfall von Bauteilen, die mit der betreffenden Leiterbahn verbunden
sind, so dass die frühzeitige Erkennung
eines drohenden Leitungsbruches bzw. einer drohenden Leitungsunterbrechung
von wesentlicher Bedeutung für
die Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit elektrischer Schaltungen
und elektronischer Bauteile ist.
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Zur Überwachung und Anzeige eines
drohenden Leitungsbruches einer oder mehrerer Leiterbahnen eines
Flachleiters 1 ist in 2 eine
niederohmige Diagnoseleitung 61 vorgesehen, die sich parallel
zu den Leiterbahnen 2 erstreckt und über einen Abgriff 71 mit
einer Bezugs-Leiterbahn im Bereich des einen Kontaktelements 4 verbunden
ist, so dass sich die Diagnoseleitung 61 über nahezu
die gesamte Länge
des Flachleiters 1 bis zu einem im anderen Kontaktelement 3 vorgesehenen
Diagnosekontakt erstreckt. Die niederohmige Diagnoseleitung 61 ist so
dimensioniert, dass sie eine geringere elektrische und/oder mechanische
Beanspruchbarkeit als die Leiterbahnen 2 einschließlich der
Bezugs-Leiterbahn 20 aufweist.
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Diese geringere elektrische und/oder
mechanische Beanspruchbarkeit kann durch eine entsprechende schwächere Dimensionierung
der Diagnoseleitung 61 und/oder eine entsprechende Materialauswahl
der Diagnoseleitung 61 realisiert werden. Eine geringere
mechanische und/oder elektrische Beanspruchbarkeit kann auch durch
ein vorgealtertes Material bewirkt werden, indem das für die Diagnoseleitung
verwendete Material einer entsprechenden Vorbehandlung unterzogen
wird. Da die Diagnoseleitung 61 sich parallel zu den Leiterbahnen 2 auch über den
Knick-/Biegebereich K des Folienleiters 1 erstreckt, wird
die Diagnoseleitung 61 aufgrund ihrer geringeren Beanspruchbarkeit
bei einer starken und/oder dauerhaften mechanischen und/oder elektrischen
Beanspruchung des Flachleiters 1 im Knick-/Biegebereich
unterbrochen, bevor es zu einem Leitungsbruch einer der Leiterbahnen 2 bzw.
der Bezugs-Leiterbahn 20 des Flachleiters 1 kommt.
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Die Unterbrechung der Diagnoseleitung 61 wird über einen
im Kontaktelement 3 vorgesehenen Diagnosekontakt von einem
elektronischen Steuergerät 5 oder
einer getrennt hiervon vorgesehenen Diagnoseeinrichtung erfasst
und ein entsprechendes optisches und/oder akustisches Signal abgegeben, das
den Bruch der Diagnoseleitung 61 und damit den drohenden
Leitungsbruch einer der Leiterbahnen 2 bzw. der Bezugs-Leiterbahn 20 anzeigt.
Eine Überwachungsschaltung
zur Auswertung des auf der Diagnoseleitung 61 anstehenden
Diagnosesignals ist beispielsweise in 9 dargestellt
und wird im Zusammenhang mit der Beschreibung dieser Figur erläutert.
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Alternativ oder zusätzlich zur
Abgabe eines optischen und/oder akustischen Signals kann eine Serviceinformation
gespeichert werden, die beispielsweise bei einer Kraftfahrzeuginspektion
abgefragt wird, so dass ein entsprechender (vorsorglicher) Austausch
des betreffenden Flachleiters erfolgen kann.
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3 zeigt
eine alternative Ausführungsform
zur Überwachung
eines Flachleiters 1 mit mehreren parallel zueinander angeordneten
Leiterbahnen 2, die sich insbesondere für längere Flachleiter bzw. für Flachleiter
eignen, die über
ihre Länge
mehreren Knick- /Biegebereichen K ausgesetzt sind.
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Auch in dieser Ausführungsform
weist die Diagnoseleitung 62 eine geringere elektrische
und/oder mechanische Beanspruchbarkeit auf als die parallelen Leiterbahnen 2 und
ist insbesondere elektrisch oder konstruktiv schwächer dimensioniert
bzw. aus einem elektrisch oder mechanisch geringer beanspruchbaren
Material oder einer Materialzusammensetzung gebildet. Anders als
die vorstehend beschriebene Diagnoseleitung 61 ist die
Diagnoseleitung 62 gemäß 3 aber hochohmig ausgebildet und
weist mehrere über
die Länge
des Flachleiters 1 verteilt angeordnete Abgriffe 72 zu
einer Bezugs-Leiterbahn 20 auf. Die Abgriffe sind insbesondere
so angeordnet, dass zwischen den einzelnen Abgriffen 72 Gefährdungsbereiche
in Form von Knick-/Biegebereichen des Flachleiters 1 auftreten.
Der gegenüber den
Leiterbahnen 2 größere Widerstand
der Diagnoseleitung 62 ist erforderlich, um Nebenschlüsse zwischen
den einzelnen Kontaktierungen der hochohmigen Diagnoseleitung 62 mit
der Bezugs-Leiterbahn 20 zu vermeiden.
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Über
einen Diagnosekontakt in dem einen Kontaktelement 3 ist
die Diagnoseleitung 62 mit einem elektronischen Steuergerät 5 verbunden,
das über
einen Analogeingang oder eine Messverstärkerschaltung eine Ortsbestimmung
des Bruchs der Diagnoseleitung 62 und damit eine gezielte
Fehlersuche ermöglicht.
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Eine Schaltungsanordnung zur Auswertung des
von der Diagnoseleitung 62 abgegebenen Diagnosesignals
ist in 8 dargestellt
und wird im Zusammenhang mit dieser Figur näher erläutert.
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4 zeigt
eine niederohmige Diagnoseleitung 63, die mäanderförmig zwischen
den Leiterbahnen 2 verlegt ist und einerseits über einen
Abgriff 73 mit einer Bezugs-Leiterbahn 20 vorzugsweise
im Bereich des einen Kontaktelementes 4 und andererseits mit
einem Diagnosekontakt im anderen Kontaktelement 3 verbunden
ist, an das ein elektronisches Steuergerät 5 angeschlossen
ist. Aufgrund der mäanderförmigen Verlegung
der Diagnoseleitung 63 erfasst diese die gesamte Breite
des Flachleiters 1 und damit auch eventuelle ungleichförmig mechanische Belastungen
der Leiterbahnen 2 über
die Breite des Flachleiters 1 bzw. einen drohenden Leitungsbruch unterschiedlich
dimensionierter Leiterbahnen 2.
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Selbstverständlich eignet sich diese Ausführungsform
auch für
identisch dimensionierte Leiterbahnen 2, wenn es insbesondere
auf eine vollständige Überwachung
sämtlicher
Leiterbahnen 2 ankommt oder unterschiedlich beanspruchte
Knick- oder Biegebereiche K auftreten, sowie bei paketweise zusammengefassten
Flachleitern, von denen einer mit einer Diagnoseleitung versehen
ist.
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Die niederohmige, mäanderförmige Diagnoseleitung 63 verläuft gemäß 5 im Bereich der Kontaktelemente 3, 4 hinter
der Kontaktierungsstelle zwischen dem Steckerkontakt 30 und
den Leiterbahnen 2 bzw. der Bezugs-Leiterbahn 20 vorbei,
ohne dass ein elektrischer Kontakt zu dem Steckerkontakt 30 oder
der Leiterbahn 2 bzw. der Bezugs-Leiterbahn 20 besteht.
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Eine Kombination der Ausführungsformen gemäß den 3 und 4 kann darin bestehen, die in 4 mäanderförmig verlegte niederohmige
Diagnoseleitung 63 als mäanderförmig verlegte hochohmige Diagnoseleitung
entsprechend der Diagnoseleitung 62 gemäß 3 auszubilden und über mehrere Abgriffe mit den
einzelnen Leiterbahnen 2 zu verbinden, so dass eine mit
dem Diagnosekontakt der Diagnoseleitung verbundene Diagnoseeinrichtung
den Ort des Leitungsbruchs der Diagnoseleitung bestimmt und damit
die Ermittlung gefährdeter
Bereiche des Flachleiters 1 erleichtern kann.
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6 zeigt
schematisch eine Variante mit einer schleifenförmig verlegten Diagnoseleitung 64,
die parallel zu den Leiterbahnen 2 verlegt ist und über eine
Schleifenbrücke 74 in
dem einen Kontaktelement 4 geführt und mit zwei Diagnosekontakten
im anderen Kontaktelement 3 verbunden ist. Über eine im
elektronischen Steuerelement 5 ausgebildete oder an das
elektronische Steuergerät 5 angeschlossenen
Diagnoseeinrichtung kann ein Leitungsbruch der schleifenförmig verlegten,
niederohmigen Diagnoseleitung 64 erfasst und optisch und/oder
akustisch zur Anzeige gebracht werden.
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Die in 7 dargestellte
Variante der erfindungsgemäßen Lösung nutzt
eine auf den Flachleiter 1 vorhandene Leiterbahn als Diagnoseleitung 65,
die eine geringere elektrische und/oder mechanische Beanspruchbarkeit
aufweist als die übrigen
Leiterbahnen 2, d. h. elektrisch oder konstruktiv schwächer dimensioniert
oder aus einem elektrisch oder mechanisch geringer belastbarem Material
oder aus einem vorgealterten Material besteht. Durch eine geeignete Diagnose
der als Diagnoseleitung 65 ausgebildeten elektrisch oder
mechanisch schwächer
ausgebildeten Leiterbahn, beispielsweise durch Überwachung des Potentials der
Diagnoseleitung 65 oder deren Leitfähigkeit, kann ein Leitungsbruch
oder eine verminderte elektrische Leitfähigkeit der Diagnoseleitung 65 erfasst
und damit ein drohender Leitungsbruch bzw. eine Leitungsunterbrechung
einer der parallelen Leiterbahnen 2 frühzeitig erkannt werden.
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Vorzugsweise wird als Diagnoseleitung 65 eine
solche auf dem Flachleiter 1 vorhandene Leiterbahn verwendet,
die der Spannungsversorgung von oder zur Datensignalübertragung
zu nicht sicherheitsrelevanten Einrichtungen wie beispielsweise
einer Spiegelheizung bei einem Kraftfahrzeug dient. Zur Überwachung
dieser auf dem Flachleiter 1 vorhandenen Diagnoseleitung 65 wird
ein Prüfsignal dem
Datensignal oder der Versorgungsspannung überlagert und mittels einer
Diagnoseeinrichtung überwacht.
Dabei kann das Prüfsignal
aus einem Wechselspannungssignal bestehen, das der Versorgungsspannung
oder den Datensignalen der nicht sicherheitsrelevanten Einrichtung überlagert
wird oder aus einem Gleichspannungssignal bestehen, das dem Datensignal
der nicht sicherheitsrelevanten Einrichtung eingeprägt ist und
beispielsweise die Nulllinie der Daten-Wechselspannung verschiebt.
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In den 8 bis 10 sind verschiedene Ausführungsbeispiele
für Schaltungen
zur Überwachung der
vorstehend beschriebenen flexiblen Leiterplatten bzw. Flachleiter
oder Folienkabelsätze
dargestellt, mit deren Hilfe die an den Diagnosekontakten der Diagnoseleitungen 61 bis 65 anstehenden
Signale ausgewertet und zur Auslösung
eines optischen und/oder akustischen Signals herangezogen werden.
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8 zeigt
eine Schaltungsanordnung mit einem Komparator bzw. Differenzverstärker 8 zur Auswertung
beispielsweise einer hochohmigen Diagnoseleitung wie der in 3 dargestellten hochohmigen
und kammartig über
mehrere Abgriffe 72 mit einer Bezugs-Leiterbahn 20 verbundenen Diagnoseleitung 62.
Der Diagnosekontakt ist über
einen ersten Widerstand mit einem ersten Eingang 81 des
Differenzverstärkers 8 verbunden,
dessen zweiter Eingang 82 an die Bezugs-Leiterbahn 20 angeschlossen ist
und dessen Ausgang 83 eine Differenzspannung ΔU zwischen
der Spannung UD der Diagnoseleitung und
der Bezugsspannung UB an den Analogeingang 90 einer
Diagnoseeinrichtung 9 vorzugsweise in Form eines Mikrocontrollers
abgibt. Dieser Mikrocontroller kann Teil des elektronischen Steuergerätes 5 der
in den 2 bis 7 dargestellten Anordnung
sein.
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9 zeigt
eine Schaltung zur Auswertung eines Diagnosesignals, das beispielsweise
von einer niederohmigen Diagnoseleitung abgegeben wird. Die am Diagnosekontakt
anstehende Diagnosespannung UD wird über einen
Widerstand an einen ersten Analogeingang 91 einer vorzugsweise
als Mikrocontroller ausgebildeten Diagnoseeinrichtung 9 angelegt,
deren zweiter Analogeingang 92 über einen Widerstand an ein
Bezugspotential bzw. an die Spannung UB der
Bezugs-Leiterbahn angeschlossen ist, mit der die betreffende Diagnoseleitung über einen Abgriff
verbunden ist.
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10 zeigt
eine digitale Auswertung eines Diagnosesignals, wie es sich insbesondere
für eine Anordnung
einer Diagnoseleitung gemäß 6 eignet, bei der eine schleifenförmig verlegte
Diagnoseleitung 64 eine Schleifenbrücke in einem der Kontaktelemente 4 ausbildet
und mit Diagnosekontakten 31, 32 im anderen Kontaktelement 3 verbunden
ist. Über Widerstände sind
die Diagnosekontakte 31, 32 an einen Digitaleingang 93,
der als Mikrocontroller ausgebildeten Diagnoseeinrichtung 9 bzw.
an einen Digitalausgang 94 der Diagnoseeinrichtung 9 angeschlossen.
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Neben einer optischen und/oder akustischen Anzeige
des drohenden Ausfalls einer oder mehrerer Leiterbahnen eines Flachleiters
bzw. einer Speicherung einer in ihrer Funktion beeinträchtigten
Diagnoseleitung zum Abrufen bei einer Inspektion kann die Diagnoseeinrichtung 9 anhand
eines vorgegebenen Programms eine Notbetriebsumschaltung vornehmen,
bei der der Erhalt sicherheitsrelevanter Funktionen gewährleistet
ist. Somit kann beispielsweise im Crashfall die Entriegelung einer
Kraftfahrzeugtür
gewährleistet
werden, indem beispielsweise die Diagnoseeinrichtung die Schlosssteuerung
von einer zentralen Steuereinrichtung auf eine dezentrale Steuerung,
beispielsweise auf ein Türsteuergerät verlagert, so
dass bei diagnostizierter Beschädigung
einer Diagnoseleitung die Entriegelung der Fahrzeugtüren gewährleistet
ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung beschränkt sich nicht auf die vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiele,
sie ist beispielsweise auch auf flexible Leiterplatten erweiterbar,
bei denen die Leiterbahnen nicht parallel, sondern nach einem beliebig
vorgegebenen Schema verlegt sind. Durch eine entsprechende Führung einer
nieder- oder hochohmigen Diagnoseleitung insbesondere über die
Bereiche der flexiblen Leiterplatte oder des Flachleiters, die erhöhter Knick-
oder Biegebeanspruchung ausgesetzt sind, können frühzeitig Leitungsbrüche der
Leiterbahnen erkannt und optisch und/oder akustisch angezeigt werden.
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- 1
- Flachleiter
- 2
- Leiterbahnen
- 3,
4
- Kontaktelement
oder Funktionseinheit
- 5
- elektronisches
Steuergerät
- 8
- Differenzverstärker
- 9
- Diagnoseeinrichtung
- 20
- Bezugs-Leiterbahn
- 31,
32
- Diagnosekontakt
- 61
- niederohmige
Diagnoseleitung
- 62
- Hochohmige
Diagnoseleitung
- 63
- niederohmige,
mäanderförmige Diagnoseleitung
- 64
- schleifenförmig verlegte,
niederohmige Diagnoseleitung
- 65
- vorhandene
schwächer
dimensionierte Leiterbahn als Diagnoseleitung
- 71–73
- Abgriff
- 74
- Brücke
- 81
- erster
Eingang des Differenzverstärkers
- 82
- Zweiter
Eingang des Differenzverstärkers
- 83
- Ausgang
des Differenzverstärkers
- 90
- Analogeingang
- 91
- ersten
Analogeingang
- 92
- Zweiter
Analogeingang
- K
- Knick-
oder Biegebereiche
- DU
- Spannung
der Diagnoseleitung
- UB
- Bezugsspannung
- ΔU
- Differenzspannung