WO2022253648A1 - Anordnung, kraftfahrzeug, verfahren zum überwachen einer anordnung - Google Patents

Anordnung, kraftfahrzeug, verfahren zum überwachen einer anordnung Download PDF

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WO2022253648A1
WO2022253648A1 PCT/EP2022/064104 EP2022064104W WO2022253648A1 WO 2022253648 A1 WO2022253648 A1 WO 2022253648A1 EP 2022064104 W EP2022064104 W EP 2022064104W WO 2022253648 A1 WO2022253648 A1 WO 2022253648A1
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WO
WIPO (PCT)
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sensor
ground
conductor
ground line
unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/064104
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English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Weeber
Jochen Huebl
Dimitri Zimanovic
Andreas Kurz
Andreas Schmidtlein
Fei Xie
Rafael Benzler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2022253648A1 publication Critical patent/WO2022253648A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • G01R31/007—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks using microprocessors or computers

Definitions

  • the invention relates to an arrangement with a control unit, with an electrical ground that can be handled independently of the control unit, with a first ground line by which the control unit and the ground are electrically connected, with a second ground line by which the control unit and the ground are electrically connected are, and having at least one sensor unit having a sensor device for monitoring the ground lines for malfunctions.
  • the invention also relates to a motor vehicle with an arrangement of the type mentioned at the outset.
  • the invention also relates to a method for monitoring an arrangement of the type mentioned at the outset.
  • Control devices are used, for example, in motor vehicles to carry out control processes.
  • a control device generally has a housing in which at least one processing unit of the control device is arranged. In order to derive electrical currents, the control device is usually electrically connected to an electrical ground that can be handled independently of the control device.
  • published application WO 2017008057 A1 discloses a control unit which is electrically connected to a ground by two redundant ground lines or ground lines which are connected in parallel to one another. So it is a first ground line is present, through which the control unit and the ground are electrically connected, and a second ground line, through which the control unit and the ground are electrically connected. Electrical currents are therefore discharged particularly safely.
  • a sensor device is assigned to the ground lines in order to monitor the ground lines for malfunctions.
  • the sensor device known from published application WO 2017008057 A1 has a first sensor unit and a second sensor unit, the first sensor unit monitoring a first electrical ground current flowing through the first ground line, and the second sensor unit monitoring a second electrical ground current flowing through the second ground line.
  • the arrangement according to the invention with the features of claim 1 is characterized in that the sensor device has a conductor which is electrically connected at one end to the first ground line and at the other end to the second ground line, and in that the sensor unit for monitoring the ground lines for malfunctions has a Conductor monitors flowing electrical measuring current. There is therefore a conductor or a line by which the ground lines are electrically connected to one another. If the ground lines are not malfunctioning, then currents are diverted via the first and the second ground line. The conductor is at least essentially current-free. However, if one of the ground lines is affected by a malfunction, the flow of current through this ground line is at least restricted. If the malfunction is a ground break, the flow of current through the affected ground line is interrupted.
  • ground lines are affected by a malfunction, the ground current flowing through the then other ground line is increased.
  • an electric current then flows through the conductor, which is referred to as the measuring current within the scope of the disclosure.
  • a malfunction of the ground lines can be detected by monitoring the measurement current. Only a single sensor unit is required for this, so that the production costs and the required installation space can be reduced compared to previously known sensor devices.
  • the ground lines with electrically connected to the same ground connection of the control unit. The ground lines are therefore electrically connected parallel to one another to the ground connection and parallel to one another to ground. In this respect, the ground lines are connected in parallel to one another overall.
  • the ground lines are preferably of at least essentially the same design, so that the ground currents have at least essentially the same current value at least in the absence of malfunctions in the ground lines.
  • the ground connection is preferably a star ground of the control unit, which is electrically connected to ground nodes of different computing units of the control unit. With regard to the direction of flow of the mass flows, it is assumed that the mass flows flow from the control unit to the ground. The mass can be handled independently by the control unit. In this respect, the mass and the control unit are different assemblies or parts of different assemblies.
  • the arrangement preferably has an evaluation unit which is designed to determine, as a function of a sensor signal from the sensor unit, whether there is a malfunction in the first ground line and/or a malfunction in the second ground line.
  • the evaluation unit is preferably part of the control device. This makes it technically easy to connect the sensor unit to the evaluation unit in terms of communication technology. As an alternative to this, the evaluation unit is preferably part of a further control device.
  • an electrical resistance of the conductor is greater than an electrical resistance of the ground lines. If one of the ground lines is affected by a malfunction, then the measured current has a correspondingly low current value compared to the ground current flowing through the unaffected ground line.
  • a sensor unit that is small and inexpensive can therefore be used to monitor the measurement current.
  • the resistance of the conductor is preferably significantly greater than the resistance of the ground lines. For example, the resistance of the conductor is at least 10 times greater than the resistance of the ground lines.
  • the conductor and the sensor unit are arranged within a housing of the control unit. In this respect, the conductor and the sensor unit are part of the control unit.
  • the arrangement in the housing results on the one hand in the advantage that the conductor and the sensor unit are protected by the housing, for example from moisture. Because only one sensor unit is necessary for the formation of the sensor device, the installation space required for the control device is also increased insignificantly at most by the integration of the sensor device.
  • the sensor device has a magnetic field sensor as the sensor unit, which is assigned to the conductor in such a way that the magnetic field sensor detects a magnetic field generated by the measuring current.
  • the measuring current is thus monitored by detecting the magnetic field.
  • the sensor unit is preferably designed as a Hall sensor or as an XMR sensor, for example as a TMR sensor, GMR sensor or AMR sensor.
  • the conductor preferably has a section with a U-shaped course, with the magnetic field sensor being assigned to the section.
  • the magnetic field sensor or the sensor unit thus detects the magnetic field generated by the measuring current in the area of the section. Due to the U-shaped course of the section, it is possible to avoid the sensor signal of the sensor unit being impaired by magnetic interference fields.
  • the magnetic field sensor has a measuring bridge with at least four magnetoresistive resistance elements, with a first and a second of the resistance elements being assigned to a first leg of the U-shape, and a third and a fourth of the resistance elements being assigned to a second leg of the U-shape are assigned.
  • the assignment is to be understood as meaning a spatial assignment.
  • An electrical resistance of the first and the second resistance element is therefore influenced by a magnetic field generated in the area of the first leg.
  • An electrical resistance of third and fourth resistance element is influenced by a magnetic field generated in the area of the second leg. This ensures that magnetic interference fields, i.e. magnetic fields that are not generated by the measuring current, do not affect the monitoring of the ground lines.
  • the measuring bridge is preferably designed as a Wheatstone bridge.
  • the two legs are the legs of the U-shape. In this respect, the legs are aligned antiparallel to one another.
  • the flow direction of the measurement current in the first leg is opposite to the flow direction of the measurement current in the second leg.
  • the conductor has a current measuring resistor
  • the sensor device has a voltage sensor as a sensor unit, which is designed to detect an electrical voltage between a first end and a second end of the current measuring resistor.
  • a design of the sensor device can also ensure that the sensor signal of the sensor unit is not impaired by magnetic interference fields.
  • the motor vehicle according to the invention is characterized by the features of claim 9 by the arrangement according to the invention. This also results in the advantages already mentioned. Further preferred features and combinations of features emerge from what has been described above and from the claims.
  • the method according to the invention for monitoring the arrangement according to the invention is characterized by the features of claim 10 in that the sensor unit monitors an electrical measurement current flowing through the conductor and that, depending on a sensor signal from the sensor unit, it is determined whether a malfunction of the first Ground line and / or a malfunction of the second ground line is present.
  • the sensor unit monitors an electrical measurement current flowing through the conductor and that, depending on a sensor signal from the sensor unit, it is determined whether a malfunction of the first Ground line and / or a malfunction of the second ground line is present.
  • Figure 1 shows a motor vehicle with an arrangement
  • Figure 2 shows a method for monitoring the arrangement.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 1 with an arrangement 2 in a simplified representation.
  • the arrangement 2 has a control device 3 .
  • the control unit 3 has a housing 4 in which a plurality of computing units 5, 6 of the control unit 3 are arranged.
  • the computing units 5 and 6 each have at least one electrical circuit.
  • the control unit 3 is, for example, a main control unit of the motor vehicle 1, an ESP control unit of the motor vehicle 1, an airbag control unit of the motor vehicle 1, a brake control unit of the motor vehicle 1 or the like.
  • the arrangement 2 also has an electrical energy store 7 .
  • the energy store 7 is arranged outside of the housing 4 .
  • a positive pole 8 of the energy store 7 is electrically connected to a supply connection 10 of the control unit 3 by a line 9 .
  • the computing units 5 and 6 are electrically connected to the supply connection 10 by lines 11 and 12, respectively.
  • the arithmetic units 5 and 6 are also each electrically connected to a ground node 14 or 15 of the control unit 3 .
  • Ground nodes 14 and 15 are electrical with a star ground 16 trained ground connection 16 of the control unit 3 connected.
  • the star mass 16 is arranged in the housing 4 of the control device 3 .
  • the arrangement 2 also has an electrical ground 13 which is arranged outside the housing 4 of the control unit 3 .
  • mass 13 can be handled independently of control unit 3 .
  • the ground 13 is a body ground 13 of the motor vehicle 1 .
  • the electrical ground 13 is electrically connected to a battery ground 18 of the energy store 7 by a line 17 .
  • ground connection 16 of control unit 3 is electrically connected to ground 13 .
  • the arrangement 2 has a first ground line 19 and a second ground line 20 .
  • the ground lines 19 and 20 are of at least essentially the same design.
  • an electrical resistance of the first ground line 19 corresponds at least essentially to an electrical resistance of the second ground line 20.
  • the first ground line 19 is electrically connected to a node 30 downstream of the star ground 16 on the one hand and to the battery ground 18 on the other hand.
  • the second ground line 20 is also electrically connected to the node 30 on the one hand and to the battery ground 18 on the other hand.
  • the ground lines 19 and 20 are connected in parallel to one another so that the star ground 16 of the control device 3 is redundantly electrically connected to the battery ground 18 or the ground 13 by the ground lines 19 and 20 .
  • the arrangement 2 also has a sensor device 21 which is designed to monitor the ground lines 19 and 20 for malfunctions.
  • the sensor device 21 has a conductor 22 .
  • the conductor 22 is electrically connected to the first ground line 19 at one end and to the second ground line 20 at the other end.
  • the conductor 22 is arranged in the housing 4 .
  • the conductor 22 has an electrical resistance which is greater than the electrical resistance of the first ground line 19 and the electrical resistance of the second ground line 20.
  • the conductor 22 has a section 23 with a U-shaped course. In this respect, the section 23 has a first Leg 24 and a second leg 25 aligned antiparallel to the first leg 24 .
  • ground lines 19 and 20 are not malfunctioning, electric currents are discharged through both ground lines 19 and 20.
  • a first electrical ground current II flowing through the first ground line 19 then corresponds at least essentially in terms of its current value to an electrical second ground current 12 flowing through the second ground line 20.
  • the flow of current through this ground line 19 or 20 is at least restricted.
  • the first ground line 19 is affected by a ground break, the first ground current II is interrupted. Electrical currents are then only diverted through the second ground line 20 in the form of the second ground current 12, which is then increased.
  • an electric current IM flows through the conductor 22, as indicated in FIG. This current IM is also referred to below as the measurement current IM.
  • the sensor device 21 also has a sensor unit 26 which is designed to monitor the measurement current IM ZU.
  • the sensor unit 26 is a magnetic field sensor 26.
  • the magnetic field sensor 26 is arranged adjacent to the conductor 22 in such a way that the magnetic field sensor 26 detects a magnetic field that is generated by the measurement current IM.
  • the magnetic field sensor 26 is arranged adjacent to the section 23 .
  • the magnetic field sensor 26 is preferably an XMR sensor 25.
  • the magnetic field sensor 26 is a Hall sensor.
  • the magnetic field sensor 26 embodied as an XMR sensor 26 particularly preferably has at least four magnetoresistive resistance elements which are connected to one another by a measuring bridge. A first and a second of the resistance elements are arranged in the area of the first leg 24 . A third and a fourth of the resistance elements are arranged in the area of the second leg 25 .
  • the conductor 22 has a current measuring resistor.
  • the sensor device 21 then has as Sensor unit on a voltage sensor which is adapted to detect an electrical voltage between a first end and a second end of the current measuring resistor. This electrical voltage also correlates with the measurement current IM.
  • the first end is an end of the current measuring resistor that is associated with the first ground line 19 .
  • the second end is an end of the current measuring resistor that is assigned to the second ground line 20 .
  • the section 23 with the U-shaped profile is preferably dispensed with.
  • the sensor unit 26 is connected to an evaluation unit 28 via a signal line 27 .
  • the evaluation unit 28 is part of the arithmetic unit 6 and to this extent part of the control device 3 .
  • the sensor signal of the sensor unit 26 is made available to the evaluation unit 28 by means of the signal line 27 .
  • FIG. 2 shows the method using a flowchart. The method is used to check or determine whether there is a malfunction in one of the ground lines 19 and 20 .
  • a first step S1 the sensor unit 26 monitors the measurement current IM flowing through the conductor 22 and makes its sensor signal available to the evaluation unit 28 by means of the signal line 27.
  • the evaluation unit 28 determines the current value of the measurement current IM flowing through the conductor 22.
  • the evaluation unit 28 compares the current value of the measurement current IM with a predefined threshold value. If the comparison shows that the measurement current IM exceeds the threshold value, the evaluation unit 28 determines that there is a malfunction in one of the ground lines 19 and 20 .
  • the evaluation unit 28 preferably determines a direction of flow of the Measuring current IM and determines, depending on the direction of flow, which of the ground lines 19 and 20 is affected by the malfunction.
  • step S3 If the evaluation unit 28 determines in step S3 that one of the ground lines 19 and 20 is affected by a malfunction, reference is made to a fourth step S4.
  • a security measure is then implemented in the fourth step S4.
  • a warning signal relating to the detected malfunction is provided to a driver of motor vehicle 1 .
  • an acoustically, optically and/or haptically perceptible warning signal is provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (2), mit einem Steuergerät (3), mit einer unabhängig von dem Steuergerät (3) handhabbaren 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 zumindest eine Sensoreinheit (26) aufweisenden Sensoreinrichtung (21) zum Überwachen der Masseleitungen (19, 20) auf Fehlfunktionen. Es ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung (21) einen Leiter (22) aufweist, der einenends mit der ersten Masseleitung (19) und anderenends mit der zweiten Masseleitung (20) elektrisch verbunden ist, und dass die Sensoreinheit (26) zum Überwachen der Masseleitungen (19, 20) auf Fehlfunktionen einen durch den Leiter (22) fließenden elektrischen Messstrom (IM) überwacht.

Description

Beschreibung
Titel
Anordnung, Kraftfahrzeug, Verfahren zum Überwachen einer Anordnung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung, mit einem Steuergerät, mit einer unabhängig von dem Steuergerät handhabbaren 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 zumindest eine Sensoreinheit aufweisenden Sensoreinrichtung zum Überwachen der Masseleitungen auf Fehlfunktionen.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Anordnung der eingangs genannten Art.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen einer Anordnung der eingangs genannten Art.
Stand der Technik
Steuergeräte werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Durchführung von Steuervorgängen eingesetzt. Ein Steuergerät weist in der Regel ein Gehäuse auf, in dem zumindest eine Recheneinheit des Steuergerätes angeordnet ist. Zur Ableitung von elektrischen Strömen ist das Steuergerät üblicherweise mit einer unabhängig von dem Steuergerät handhabbaren elektrischen Masse elektrisch verbunden.
Die Offenlegungsschrift WO 2017008057 Al offenbart diesbezüglich ein Steuergerät, das durch zwei redundante beziehungsweise parallel zueinander geschaltete 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 auf Fehlfunktionen zu überwachen, ist den Masseleitungen eine Sensoreinrichtung zugeordnet. Die aus der Offenlegungsschrift WO 2017008057 Al bekannte Sensoreinrichtung weist eine erste Sensoreinheit und eine zweite Sensoreinheit auf, wobei die erste Sensoreinheit einen durch die erste Masseleitung fließenden ersten elektrischen Massestrom überwacht, und wobei die zweite Sensoreinheit einen durch die zweite Masseleitung fließenden zweiten elektrischen Massestrom überwacht.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensoreinrichtung einen Leiter aufweist, der einenends mit der ersten Masseleitung und anderenends mit der zweiten Masseleitung elektrisch verbunden ist, und dass die Sensoreinheit zum Überwachen der Masseleitungen auf Fehlfunktionen einen durch den Leiter fließenden elektrischen Messstrom überwacht. Es ist also ein Leiter beziehungsweise eine Leitung vorhanden, durch die die Masseleitungen miteinander elektrisch verbunden sind. Sind die Masseleitungen fehlfunktionsfrei, so werden Ströme über die erste und die zweite Masseleitung abgeleitet. Der Leiter ist dabei zumindest im Wesentlichen stromfrei. Ist jedoch eine der Masseleitungen von einer Fehlfunktion betroffen, so ist der Stromfluss durch diese Masseleitung zumindest eingeschränkt. Handelt es sich bei der Fehlfunktion um einen Masseabriss, so ist der Stromfluss durch die betroffene Massenleitung unterbrochen. Ist eine der Masseleitungen von einer Fehlfunktion betroffen, so ist der durch die dann andere Masseleitung fließende Massestrom erhöht. Außerdem fließt dann durch den Leiter ein elektrischer Strom, der im Rahmen der Offenbarung als Messstrom bezeichnet wird. Insofern kann eine Fehlfunktion der Masseleitungen durch Überwachen des Messstroms festgestellt werden. Hierzu ist nur eine einzige Sensoreinheit notwendig, sodass verglichen mit vorbekannten Sensoreinrichtungen die Produktionskosten und der benötigte Bauraum verringert werden können. 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 elektrisch verbunden. Insofern sind die Masseleitungen insgesamt parallel zueinander geschaltet. Vorzugsweise sind die Masseleitungen zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildet, sodass die Masseströme zumindest in Abwesenheit von Fehlfunktionen der Masseleitungen zumindest im Wesentlichen 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. Die Masse ist von dem Steuergerät unabhängig handhabbar. Insofern handelt es sich bei der Masse und dem Steuergerät um unterschiedliche Baugruppen beziehungsweise um Teile unterschiedlicher Baugruppen.
Vorzugsweise weist die Anordnung eine Auswerteeinheit auf, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem Sensorsignal der Sensoreinheit festzustellen, ob eine Fehlfunktion der ersten Masseleitung und/oder eine Fehlfunktion der zweiten Masseleitung vorliegt. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit Teil des Steuergerätes. Dadurch ist die kommunikationstechnische Anbindung der Sensoreinheit an die Auswerteeinheit technisch einfach herstellbar. Alternativ dazu ist die Auswerteeinheit vorzugsweise Teil eines weiteren Steuergerätes.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein elektrischer Widerstand des Leiters größer ist als ein elektrischer Widerstand der Masseleitungen. Ist eine der Masseleitungen von einer Fehlfunktion betroffen, so weist der Messstrom entsprechend verglichen mit dem durch die nicht betroffene Masseleitung fließenden Massestrom einen geringen Stromwert auf. Zum Überwachen des Messstroms kann deshalb eine Sensoreinheit eingesetzt werden, die klein und kostengünstig ist. Vorzugsweise ist der Widerstand des Leiters deutlich größer als der Widerstand der Masseleitungen. Beispielsweise ist der Widerstand des Leiters zumindest um den Faktor 10 größer als der Widerstand der Masseleitungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leiter und die Sensoreinheit innerhalb eines Gehäuses des Steuergerätes angeordnet sind. Der Leiter und die Sensoreinheit sind insofern Teil des Steuergerätes. Aus der Anordnung in dem Gehäuse ergibt sich zum einen der Vorteil, dass der Leiter und die Sensoreinheit durch das Gehäuse geschützt sind, beispielsweise vor Feuchtigkeit. Weil nur eine Sensoreinheit für die Ausbildung der Sensoreinrichtung notwendig ist, wird der für das Steuergerät benötigte Bauraum durch die Integration der Sensoreinrichtung zudem höchstens unwesentlich gesteigert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung als Sensoreinheit einen Magnetfeldsensor aufweist, der derart dem Leiter zugeordnet ist, dass der Magnetfeldsensor ein durch den Messstrom erzeugtes Magnetfeld erfasst. Der Messstrom wird also durch Erfassen des Magnetfelds überwacht. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit als Hall-Sensor oder als XMR-Sensor ausgebildet, beispielsweise als TMR-Sensor, GMR-Sensor oder AMR-Sensor.
Vorzugsweise weist der Leiter einen Abschnitt mit einem U-förmigen Verlauf auf, wobei der Magnetfeldsensor dem Abschnitt zugeordnet ist. Der Magnetfeldsensor beziehungsweise die Sensoreinheit erfasst also das im Bereich des Abschnitts durch den Messstrom erzeugte Magnetfeld. Aufgrund des U-förmigen Verlaufs des Abschnitts kann vermieden werden, dass das Sensorsignal der Sensoreinheit durch magnetische Störfelder beeinträchtigt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Magnetfeldsensor eine Messbrücke mit zumindest vier magnetoresistiven Widerstandselementen aufweist, wobei ein erstes und ein zweites der Widerstandselemente einem ersten Schenkel der U-Form zugeordnet sind, und wobei ein drittes und ein viertes der Widerstandselemente einem zweiten Schenkel der U-Form zugeordnet sind. Unter der Zuordnung ist dabei eine räumliche Zuordnung zu verstehen. Ein elektrischer Widerstand des ersten und des zweiten Widerstandselementes wird also durch ein im Bereich des ersten Schenkels erzeugtes Magnetfeld beeinflusst. Ein elektrischer Widerstand des dritten und des vierten Widerstandselementes wird durch ein im Bereich des zweiten Schenkels erzeugtes Magnetfeld beeinflusst. Dadurch wird erreicht, dass magnetische Störfelder, also Magnetfelder, die nicht durch den Messstrom erzeugt werden, die Überwachung der Masseleitungen nicht beeinträchtigen. Vorzugsweise ist die Messbrücke als Wheatstone-Brücke ausgebildet. Bei den beiden Schenkeln handelt sich um die Schenkel der U-Form. Insofern sind die Schenkel antiparallel zueinander ausgerichtet. Entsprechend ist die Fließrichtung des Messstroms in dem ersten Schenkel der Fließrichtung des Messstroms in dem zweiten Schenkel entgegengesetzt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leiter einen Strommesswiderstand aufweist, und dass die Sensoreinrichtung als Sensoreinheit einen Spannungssensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende des Strommesswiderstands zu erfassen. Auch durch eine derartige Ausbildung der Sensoreinrichtung kann erreicht werden, dass das Sensorsignal der Sensoreinheit durch magnetische Störfelder nicht beeinträchtigt wird.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 9 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.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen der erfindungsgemäßen Anordnung zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 10 dadurch aus, dass durch die Sensoreinheit ein durch den Leiter fließender elektrischer Messstrom überwacht wird, und dass in Abhängigkeit von einem Sensorsignal der Sensoreinheit festgestellt wird, ob eine Fehlfunktion der ersten Masseleitung und/oder eine Fehlfunktion der zweiten Masseleitung vorliegt. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in Abhängigkeit von einer Fließrichtung des Messstroms ermittelt, welche der Masseleitungen von einer festgestellten Fehlfunktion betroffen ist. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Messstrom bei einer Fehlfunktion der ersten Masseleitung eine andere Fließrichtung aufweist als bei einer Fehlfunktion der zweiten Masseleitung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen
Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit einer Anordnung und
Figur 2 ein Verfahren zum Überwachen der Anordnung.
Figur 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 des Steuergerätes 3 angeordnet sind. Die Recheneinheiten 5 und 6 weisen jeweils zumindest eine elektrische Schaltung auf. Bei dem Steuergerät 3 handelt es sich beispielsweise um ein Hauptsteuergerät des Kraftfahrzeugs 1, ein ESP- Steuergerät des Kraftfahrzeugs 1, ein Airbag-Steuergerät des Kraftfahrzeugs 1, ein Bremssteuergerät des Kraftfahrzeugs 1 oder dergleichen.
Die Anordnung 2 weist außerdem 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 mit einem Versorgungsanschluss 10 des Steuergerätes 3 elektrisch verbunden. Um die Recheneinheiten 5 und 6 mit elektrischer Energie zu versorgen, sind die Recheneinheiten 5 und 6 durch Leitungen 11 beziehungsweise 12 mit dem Versorgungsanschluss 10 elektrisch 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, die außerhalb des Gehäuses 4 des Steuergerätes 3 angeordnet ist. Insofern ist die Masse 13 unabhängig von dem Steuergerät 3 handhabbar. Vorliegend handelt es sich bei der Masse 13 um eine Karosseriemasse 13 des Kraftfahrzeugs 1. Die elektrische Masse 13 ist durch eine Leitung 17 mit einer Batteriemasse 18 des Energiespeichers 7 elektrisch verbunden.
Um elektrische Ströme von dem Steuergerät 3 abzuleiten, ist der Masseanschluss 16 des Steuergerätes 3 mit der Masse 13 elektrisch verbunden. Hierzu weist die Anordnung 2 eine erste Masseleitung 19 und eine zweite Masseleitung 20 auf. Die Masseleitungen 19 und 20 sind zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildet. Beispielsweise entspricht ein elektrischer Widerstand der ersten Masseleitung 19 zumindest im Wesentlichen einem elektrischen Widerstand der zweiten Masseleitung 20. Die erste Masseleitung 19 ist mit einem der Sternmasse 16 nachgeschalteten Knotenpunkt 30 einerseits und mit der Batteriemasse 18 andererseits elektrisch verbunden. Auch die zweite Masseleitung 20 ist mit dem Knotenpunkt 30 einerseits und mit der Batteriemasse 18 andererseits elektrisch verbunden. Die Masseleitungen 19 und 20 sind insofern zueinander parallel geschaltet, sodass die Sternmasse 16 des Steuergerätes 3 durch die Masseleitungen 19 und 20 redundant mit der Batteriemasse 18 beziehungsweise der Masse 13 elektrisch verbunden ist.
Die Anordnung 2 weist außerdem eine Sensoreinrichtung 21 auf, die dazu ausgebildet ist, die Masseleitungen 19 und 20 auf Fehlfunktionen zu überwachen. Hierzu weist die Sensoreinrichtung 21 einen Leiter 22 auf. Der Leiter 22 ist einenends mit der ersten Masseleitung 19 und anderenends mit der zweiten Masseleitung 20 elektrisch verbunden. Der Leiter 22 ist in dem Gehäuse 4 angeordnet. Der Leiter 22 weist einen elektrischen Widerstand auf, der größer ist als der elektrische Widerstand der ersten Masseleitung 19 und der elektrische Widerstand der zweiten Masseleitung 20. Der Leiter 22 weist einen Abschnitt 23 mit einem U-förmigen Verlauf auf. Insofern weist der Abschnitt 23 einen ersten Schenkel 24 und einen antiparallel zu dem ersten Schenkel 24 ausgerichteten zweiten Schenkel 25 auf.
Sind die Masseleitungen 19 und 20 fehlfunktionsfrei, so werden elektrische Ströme durch beide Masseleitungen 19 und 20 abgeleitet. Ein durch die erste Masseleitung 19 fließender erster elektrischer Massestrom II entspricht dann im Hinblick auf seinen Stromwert zumindest im Wesentlichen einem durch die zweite Masseleitung 20 fließenden elektrischen zweiten Massestrom 12. Ist jedoch eine der Masseleitungen 19 und 20 von einer Fehlfunktion wie beispielsweise einem Masseabriss betroffen, so ist der Stromfluss durch diese Masseleitung 19 oder 20 zumindest eingeschränkt. Ist beispielsweise die erste Masseleitung 19 von einem Masseabriss betroffen, so ist der erste Massestrom II unterbrochen. Elektrische Ströme werden dann nur noch durch die zweite Masseleitung 20 in Form des dann erhöhten zweiten Massestroms 12 abgeleitet. Zudem fließt durch den Leiter 22 ein elektrischer Strom IM, wie in Figur 1 angedeutet. Dieser Strom IM wird im Folgenden auch als Messstrom IM bezeichnet.
Die Sensoreinrichtung 21 weist außerdem eine Sensoreinheit 26 auf, die dazu ausgebildet ist, den Messstrom IM ZU überwachen. Vorliegend handelt es sich bei der Sensoreinheit 26 um einen Magnetfeldsensor 26. Der Magnetfeldsensor 26 ist derart benachbart zu dem Leiter 22 angeordnet, dass der Magnetfeldsensor 26 ein Magnetfeld erfasst, das durch den Messstrom IM erzeugt wird. Vorliegend ist der Magnetfeldsensor 26 benachbart zu dem Abschnitt 23 angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Magnetfeldsensor 26 um einen XMR- Sensor 25. Alternativ dazu handelt es sich bei dem Magnetfeldsensor 26 um einen Hall-Sensor. Besonders bevorzugt weist der als XMR-Sensor 26 ausgebildete Magnetfeldsensor 26 zumindest vier magnetoresistive Widerstandselemente auf, die durch eine Messbrücke miteinander verschaltet sind. Dabei sind ein erstes und ein zweites der Widerstandselemente im Bereich des ersten Schenkels 24 angeordnet. Ein drittes und ein viertes der Widerstandselemente sind im Bereich des zweiten Schenkels 25 angeordnet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Leiter 22 einen Strommesswiderstand auf. Die Sensoreinrichtung 21 weist dann als Sensoreinheit einen Spannungssensor auf, der dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende des Strommesswiderstands zu erfassen. Auch diese elektrische Spannung korreliert mit dem Messstrom IM. Bei dem ersten Ende handelt es sich dabei um ein der ersten Masseleitung 19 zugeordnetes Ende des Strommesswiderstands. Bei dem zweiten Ende handelt es sich um ein der zweiten Masseleitung 20 zugeordnetes Ende des Strommesswiderstands. Auf den Abschnitt 23 mit dem U-Förmigen Verlauf wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Sensoreinrichtung 21 vorzugsweise verzichtet.
Die Sensoreinheit 26 ist durch eine Signalleitung 27 mit einer Auswerteeinheit 28 signaltechnisch verbunden. Vorliegend ist die Auswerteeinheit 28 Teil der Recheneinheit 6 und insofern Teil des Steuergerätes 3. Mittels der Signalleitung 27 wird der Auswerteeinheit 28 das Sensorsignal der Sensoreinheit 26 bereitgestellt.
Im Folgenden wird mit Bezug auf Figur 2 ein vorteilhaftes Verfahren zum Überwachen der Anordnung 2 näher erläutert. Hierzu zeigt Figur 2 das Verfahren anhand eines Flussdiagramms. Mittels des Verfahrens wird geprüft beziehungsweise festgestellt, ob eine Fehlfunktion einer der Masseleitungen 19 und 20 vorliegt.
In einem ersten Schritt S1 überwacht die Sensoreinheit 26 den durch den Leiter 22 fließenden Messstrom IM und stellt der Auswerteeinheit 28 mittels der Signalleitung 27 ihr Sensorsignal bereit.
In einem zweiten Schritt S2 ermittelt die Auswerteeinheit 28 den Stromwert des durch den Leiter 22 fließenden Messstroms IM.
In einem dritten Schritt S3 vergleicht die Auswerteeinheit 28 den Stromwert des Messstroms IM mit einem vorgegebenen Schwellenwert. Ergibt der Vergleich, dass der Messstrom IM den Schwellenwert übersteigt, so stellt die Auswerteeinheit 28 fest, dass eine Fehlfunktion einer der Masseleitungen 19 und 20 vorliegt. Vorzugsweise ermittelt die Auswerteeinheit 28 eine Fließrichtung des Messstroms IM und stellt in Abhängigkeit von der Fließrichtung fest, welche der Masseleitungen 19 und 20 von der Fehlfunktion betroffen ist.
Stellt die Auswerteeinheit 28 in dem Schritt S3 fest, dass eine der Masseleitungen 19 und 20 von einer Fehlfunktion betroffen ist, so wird auf einen vierten Schritt S4 verwiesen. In dem vierten Schritt S4 wird dann eine Sicherheitsmaßnahme durchgeführt. Beispielsweise wird einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 ein Warnsignal bezüglich der festgestellten Fehlfunktion bereitgestellt. Beispielsweise wird ein akustisch, optisch und/oder haptisch wahrnehmbares Warnsignal bereitgestellt.

Claims

Ansprüche
1. Anordnung, mit einem Steuergerät (3), mit einer unabhängig von dem Steuergerät (3) handhabbaren 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 zumindest eine Sensoreinheit (26) aufweisenden Sensoreinrichtung (21) zum Überwachen der Masseleitungen (19,20) auf Fehlfunktionen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (21) einen Leiter (22) aufweist, der einenends mit der ersten Masseleitung (19) und anderenends mit der zweiten Masseleitung (20) elektrisch verbunden ist, und dass die Sensoreinheit (26) zum Überwachen der Masseleitungen (19,20) auf Fehlfunktionen einen durch den Leiter (22) fließenden elektrischen Messstrom (IM) überwacht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinheit (28), die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem Sensorsignal der Sensoreinheit (26) festzustellen, ob eine Fehlfunktion der ersten Masseleitung (19) und/oder eine Fehlfunktion der zweiten Masseleitung (20) vorliegt.
3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Widerstand des Leiters (22) größer ist als ein elektrischer Widerstand der Masseleitungen (19,20).
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (22) und die Sensoreinheit (26) innerhalb eines Gehäuses (4) des Steuergerätes (3) angeordnet sind.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (21) als Sensoreinheit (26) einen Magnetfeldsensor (26) aufweist, insbesondere Hall-Sensor oder XMR-Sensor, der derart dem Leiter (22) zugeordnet ist, dass der Magnetfeldsensor (26) ein durch den Messstrom (IM) erzeugtes Magnetfeld erfasst.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (22) einen Abschnitt (23) mit einem U-förmigen Verlauf aufweist, wobei der Magnetfeldsensor (26) dem Abschnitt (23) zugeordnet ist.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (26) eine Messbrücke mit zumindest vier magnetoresistiven Widerstandselementen aufweist, wobei ein erstes und ein zweites der Widerstandselemente einem ersten Schenkel (24) der U-Form zugeordnet sind, und wobei ein drittes und ein viertes Widerstandselement einem zweiten Schenkel (25) der U-Form zugeordnet sind.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (22) einen Strommesswiderstand aufweist, und dass die Sensoreinrichtung (21) als Sensoreinheit (26) einen Spannungssensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende des Strommesswiderstands zu erfassen.
9. Kraftfahrzeug, mit einer Anordnung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Verfahren zum Überwachen einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei durch die Sensoreinheit (26) ein durch den Leiter (22) fließender elektrischer Messstrom (IM) überwacht wird, und wobei in Abhängigkeit von einem Sensorsignal der Sensoreinheit (26) festgestellt wird, ob eine Fehlfunktion der ersten Masseleitung (19) und/oder eine Fehlfunktion der zweiten Masseleitung (20) vorliegt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer Fließrichtung des Messstroms (IM) ermittelt wird, welche der Masseleitungen (19,20) von einer festgestellten Fehlfunktion betroffen ist.
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