Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen elektromotorischen Fensterheberantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten und einem zweiten Schalter zum Öffnen bzw. Schließen einer Fahrzeugscheibe sowie mit einem Steuergerät, das bei Schalterbetätigung den Fensterheberantrieb ansteuert, und mit einer Einrichtung zur Detektion einer Fahrzeugüberflutung.

Ein nachfolgend auch als Fensterheber bezeichneter Fensterheberantrieb, der in einem Kraftfahrzeug zum Heben (Schließen) und Senken (Öffnen) einer Fahrzeugscheibe eingesetzt ist, umfasst üblicherweise einen Elektromotor, der in der Regel über ein Übersetzungsgetriebe an die Fahrzeugscheibe angekoppelt und mittels einer elektronischen Steuereinheit angesteuert ist. Hierzu liefert ein Steuergerät Impulse oder Signale an eine Relaisschaltung in Form zweier einzelner Relais oder eines Doppelrelais, um den Elektromotor in entgegengesetzten Richtungen zu bestromen und somit den Elektromotor in entgegengesetzten Drehrichtungen anzutreiben. Zusätzlich zu oder anstelle von Relais können auch Leistungshalbleiter, beispielweise vier MOSFET's in Brückenschaltung, eingesetzt werden.

Die Ansteuerung des elektromotorischen Antriebs erfolgt üblicherweise über Schalter oder Taster, die von einer Bedienperson im Kraftfahrzeug für die jeweils zu verfahrende Fahrzeugscheibe zugänglich sind. Nach Betätigung des jeweiligen Schalters bzw. Tasters erfolgt eine Ansteuerung des Steuergerätes zum Verfahren der Fahrzeugscheibe in die Offen- oder Geschlossen-Stellung. Die von den jeweiligen Schaltern erzeugten Steuersignale können in Form von High- und Low- Pegeln oder Pegeländerungen an Eingänge des Steuergerätes geführt sein, welches in der Regel als MikroController ausgeführt ist oder einen solchen umfasst.

Problematisch hierbei sind Undefinierte Zustände oder Pegel an den Signaleingängen des Steuergerätes, so dass eine korrekte Interpretation nicht sicherge- stellt ist. Undefinierte Zustände treten insbesondere dann auf, wenn in das Schaltersystem, das die Schaltkontakte der Schalter bzw. Taster zum Heben und Senken der Fahrzeugscheibe umfasst, Feuchtigkeit und insbesondere Wasser eindringt.

Insbesondere beim Versinken des Fahrzeugs in ein Gewässer werden das Fahrzeug und damit die Steuerschaltung überflutet. Hierdurch bedingte Undefinierte Pegelzustände infolge von Kurzschlüssen können dazu führen, dass die Fahrzeugscheibe nicht mehr geöffnet werden kann, um den Ausstieg der Insassen aus dem verunfallten Fahrzeug durch das Fenster zu ermöglichen.

Um diesem Problem zu begegnen und ein zuverlässiges Öffnen der entsprechenden Fahrzeugscheibe auch bei einem überfluteten Fahrzeug sicherzustellen, ist es beispielsweise aus der DE 100 28 490 A1 bekannt, mittels einer zusätzlichen Überflutungs-Detektorschaltung ein Überflutungssignals zu erzeugen, falls das Fahrzeug überflutet wird. Ein solches Detektorsignal führt zu einer Unterbrechung der Energiezufuhr zu dem für die Bewegung der Fensterscheibe in Schließrichtung zuständigen Relais, so dass die Fahrzeugscheibe nur noch in Offen-Stellung angetrieben werden kann. Eine ähnliche Steuerschaltung mit einem zusätzlichen Versinkungs-Öffnungsschalter ist beispielsweise aus der DE 601 11 665 T2 bekannt.

Aus der US 6,690,131 (EP 1 207 261 A1 ) ist eine Schaltung mit einem Nässedetektors bekannt, der bei Detektion einer nassen oder durchnässten Steuerschaltung ein Signal erzeugt, das ein unbeabsichtigtes Heben oder Senken der Fahrzeugscheibe verhindern soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Steuerung eines Fensterheberantriebs auch in einem Überflutungsfall sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hierzu ist vorgesehen, den Beleuchtungsstrom eines Beleuchtungselementes für die Schalter zum Öffnen und Schließen der Fahrzeugscheibe zu überwachen und ein Steuersignal zu erzeugen, wenn der Beleuchtungsstrom, beispielsweise infolge eindringenden Wassers oder Eindringen von Nässe einen Überstrom- schwellwert überschreitet.

Hierzu kann eine gegenüber dem Normalzustand, bei dem der Beleuchtungsstrom den Überstromschwellwert unterschreitet, abweichende alternative Schalter- oder Steuerlogik aktiviert werden, die bei einem derartigen Fehlerfall mit beispielsweise kurzgeschlossenen Schalterkontakten den Fensterheberantrieb in Richtung eines Ansenkens der Fahrzeugscheibe ansteuert. Eine solche Schalter- bzw. Steuerlogik mit vorzugsweise automatischer Scheibensenkung ist zweckmäßigerweise mittels einer geeigneten Software des Steuergerätes realisiert sein.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass bei einer Steuerschaltung für einen elektromotorischen Fensterheber üblicherweise eine Beleuchtung vorgesehen ist. Diese, insbesondere in Form einer LED oder einer Glühbirne, ausgeführte Beleuchtung ist in der Regel dauerhaft betrieben und benötigt einen bestimmten Beleuchtungsstrom. Da erkanntermaßen davon auszugehen ist, dass im Falle einer Fahrzeugüberflutung zwangsläufig vorhandenes Wasser oder zumindest Feuchtigkeit in der Umgebung des entsprechenden Beleuchtungselementes signifikante Nebenschlusswiderstände gegen die Fahrzeugmasse oder gegen Masseverbindungen im Schalter verursacht, wird in einem solchen Überflutungsfall der Gesamtwiderstand sinken und demzufolge der Beleuchtungsstrom ansteigen, weil die schmutzbedingten Nebenschlusswiderstände zum Innenwiderstand des Beleuchtungselementes elektrisch parallel sein werden.

Die Änderung des Beleuchtungsstromes ist daher erkanntermaßen ein Indiz für einen Überflutungsfalles und kann daher als besonders einfaches und zuverlässiges Detektionmittel für einen solchen Überflutungsfall herangezogen werden. Anhand der erfassten Stromänderung des Beleuchtungsstroms wiederum kann ein Schalt- oder Steuerkriterium generiert werden, das eine zuverlässige Ansteuerung des Fensterheberantriebs in Öffnungsrichtung der Fahrzeugscheibe sicherstellt. Zur Überwachung bzw. Erfassung des Beleuchtungsstroms wird geeigneterweise ein Messwiderstand (Shunt) als Stromsensor eingesetzt, der hierzu zweckmäßigerweise mit dem Beleuchtungselement in Reihe geschaltet ist. Ein an diesem Stromsensor abgreifbares Steuersignal wird geeigneterweise einem Signaleingang des Steuergerätes zugeführt. Im Falle des Shunt's erfolgt zweckmäßigerweise ein Spannungsabgriff, dessen Spannungswert (Pegel) bei bekanntem Widerstandswert des Stromsensors ein Maß für den Beleuchtungsstrom ist.

Die beiden Schalter (Taster) generieren bei deren Betätigung einen entsprechenden Steuerbefehl, indem über die Schaltkontakte der Schalter eine Betriebsspannung, vorzugsweise über Strombegrenzungswiderstände, gegen Masse geschaltet wird. Hierbei stellen mittels entsprechender Spannungsteiler, die mit Signaleingängen des Steuergerätes verbunden sind - zweckmäßigerweise nach Art von low-aktive Schaltern - an den Steuergeräteeingängen High-Pegel bei geöffneten Schaltkontakten und Low-Pegel bei geschlossenen Schaltkontakten ein.

Parallel zu diesen Schaltern bzw. Schaltkontakten wird das Beleuchtungselement von der Spannungsversorgung zweckmäßigerweise über eine Treiberschaltung versorgt, die von dem Steuergerät angesteuert ist. Das Steuergerät, das über einen entsprechenden Signalausgang mit der Treiberschaltung verbunden ist, bewirkt somit ein Ein- oder Ausschalten der Treiberschaltung mit der Folge, dass das Beleuchtungselement mit dem Beleuchtungsstrom versorgt oder nicht versorgt ist. Dabei wird der über den Stromsensor (Shunt) fließende Beleuchtungsstrom kontinuierlich erfasst und mittels einer Software oder einem entsprechenden Algorithmus des Steuergerätes ausgewertet. Hierzu kann ein Überstrom- schwellwert von beispielsweise dem zweifachen nominalen Beleuchtungsstrom vorgegeben werden. Wird dieser Überstromschwellwert vom aktuellen Beleuchtungsstrom überschritten, so erzeugt das Steuergerät ein entsprechendes Steuersignal, das ein zuverlässiges Öffnen der Fahrzeugscheibe sicherstellt.

Die Schalter (Taster) mit den entsprechenden Schaltkontakten für den Öffnungsoder Schließbefehl an das Steuergerät, das seinerseits diesen Steuerbefehl in eine entsprechende Ansteuerung der Relaisschaltung zur Betätigung des An- triebsmotors in die entsprechende Verstellrichtung der Fahrzeugscheibe bewirkt, sind in einem Schaltergehäuse angeordnet, in das geeigneterweise auch das Beleuchtungselement integriert ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Erfassung einer Änderung des Beleuchtungsstroms, der ein Beleuchtungselement für die Bedienschalter (-taster) eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeuges durchströmt, eine Überflutung des Fahrzeugs mit einfachen Mitteln detektiert wird. Eine zweckmäßigerweise an einem mit dem Beleuchtungselement in Reihe und zwischen zwei Signaleingänge des Steuergerätes geschalteten Shunt als bevorzugter Stromsensor abgreifbare Spannung, die dem Beleuchtungsstrom proportional ist und quasi als Überflutungssignal herangezogen werden kann, ist besonders einfach detektierbar und kann mittels des Steuergerätes im Hinblick auf eine korrekte Ansteuerung des Fensterhebers zuverlässige ausgewertet werden.

Somit ist eine besonders sichere Steuerungsschaltung des Fensterhebers mit einem eindeutigen Steuersignal zum Öffnen der Fahrzeugscheibe bereitgestellt, was die Insassensicherheit insbesondere bei einem Überflutungsunfall des Kraftfahrzeugs erheblich erhöht.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs im Ausschnitt, und

Fig. 2 schematisch in einem Blockschaltbild eine erfindungsgemäße Steuerschaltung Überflutungsdetektion für einen elektromotorischen Fensterheberantrieb des Kraftfahrzeugs.

Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs 1 , von dem die Motorhaube 2, das Fahrzeugdach 3 sowie die Windschutzscheibe 4 sichtbar sind. Des Weiteren sind eine vordere Tür (Fahrertür) 5 und eine hintere Tür (fahrersei- tige Fondtür) 6 sichtbar. Die vordere Tür 5 weist eine elektrisch angetriebene Fahrzeugscheibe 7 auf. Ein strichliniert angedeuteter Fensterheber 10 ist üblicherweise in die Fahrzeugtür (Türmodul) montiert.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer Steuerschaltung für den nachfolgend als Fensterheberantrieb bezeichneten elektromotorischen Fensterheber 10. Die Steuerschaltung umfasst einen ersten Schalter oder Taster 11 zur Erzeugung eines Schließbefehls sowie einen weiteren Schalter bzw. Taster 12 zum Erzeugen eines Öffnungsbefehls für den Fensterheberantrieb zum Schließen der Fahrzeugscheibe 7. Die beiden Schalter 11 ,12 sind in einem Schalter- bzw. Tastergehäuse 13 angeordnet, in das geeigneterweise auch ein Beleuchtungselement 14 der Steuerschaltung integriert ist. Das Beleuchtungselement 14 ist als Leuchtdiode (LED) veranschaulicht.

Die Steuerschaltung umfasst zudem ein Steuergerät 15 mit einem oder in Form eines Mikrocontrollers. Das Steuergerät 15 weist einen ersten Signaleingang E ₁₁ auf, an den der andererseits mit Masse verbundene Schalter 11 über einen ohm- schen Widerstand R4 geführt ist. Analog ist der andererseits ebenfalls mit Masse verbundene zweite Schalter 12 über einen ohmschen Widerstand R5 an einen zweiten Signaleingang E ₁₂ des Steuergerätes 15 geführt.

Die Widerstände R4 und R5 sind jeweils Teil eines Spannungsteilers R3.R4 bzw. R2.R5. Die Spannungsteiler sind an einen gemeinsamen Spannungsanschluss 16 angeschlossen. Als Spannungsversorgung dient die Fahrzeugbatteriemit einer Bordnetzspannung von üblicherweise U ₆ = 12V. Die in die Spannungsteiler geschalteten Widerstände R3 und R4 bzw. R2 und R5 bewirken im Falle des Schlie- ßens der Schalterkontakte der Schalter 11 und 12 einen Low-Pegel an den Eingängen E ₁₁ bzw. E ₁₂ sowie bei geöffneten Schaltern 11 ,12 einen High-Pegel. Das Beleuchtungselement 14 ist über einen als Stromsensor 17 wirksamen Shunt R1 ebenfalls an den Spannungsanschluss 16 geführt. Dem Stromsensor 17 ist eine Treiberschaltung 18 mit zwei entsprechend beschalteten bipolaren Transistoren vorgeschaltet. Ein Steuereingang E _τ der Treiberschaltung 18 ist an einen Steuerausgang A _τ des Steuergerätes 15 geführt.

Eine Ansteuerung der Treiberschaltung 18 mittels eines vom Steuergerät 15 generierten Steuersignals Sj zum Einschalten der Beleuchtung bewirkt, dass ein Beleuchtungsstrom I _L ED über den Shunt R1 sowie über das Beleuchtungselement 14 fließt. Ein am Shunt R1 abgreifbares Spannungssignal ULED = ILED ^• R1 ist über Widerstände R6.R7, die zur Strombegrenzung dienen, an weitere Signaleingänge E21 und E22 des Steuergerätes 15 geführt.

Eine Stromänderung ΔI _L ED des Beleuchtungsstromes ILED führt somit zu einer entsprechenden Spannungsänderung ΔULED, die vom Stromsensor 17 erfasst und von einem entsprechenden Algorithmus (Software) des Steuergerätes 15 ausgewertet wird. Hierzu wird in nicht näher dargestellter Art und Weise der dem erfass- ten Spannungssignal ULED proportionale Beleuchtungsstrom ILED mit einem entsprechenden Referenz- oder Überstromschwellwert l _Ref verglichen. An dem mit dem Beleuchtungselement 14 in Reihe und zwischen die zwei Signaleingänge En ₁ E ₁₂ des Steuergerätes 15 geschalteten Shunt R1 als bevorzugter Stromsensor 17 ist somit eine dem Beleuchtungsstrom ILED proportionale Spannung U _LED - quasi als Überflutungssignal - für das Steuergerät 15 abgreifbar.

Übersteigt im Ergebnis dieses Vergleichs der erfasste Beleuchtungsstrom I _L ED den vorgegebenen Schwellwert l _Ref , beispielsweise um den zweifachen Nominalwert des für einen fehlerfreien Betrieb charakteristischen Stromwert des Beleuchtungsstromes ILED, SO erzeugt das Steuergerät 15 ausgangsseitig ein Steuersignal I ₁₂ zum Öffnen der Fahrzeugscheibe 7. Das Steuersignal I12 führt direkt oder indirekt zu entsprechenden Spulenströmen h, I ₂ für Relaisspulen 19a, 19b einer Relaisschaltung mit zwei Relais 20a, 20b, deren Relaiskontakte 21a bzw. 21 b mit einem Elektromotor 22 und dem Spannungsanschluss 16 sowie mit Masse verbunden sind. Im Normalbetrieb werden infolge der Betätigung des Schalters 11 oder 12 entsprechende Spulenströme I ₁ J ₂ erzeugt, die entweder zu der durchgezogenen oder zur strichliniert angedeuteten Schalterstellung der Relaiskontakte 21a bzw. 21 b mit der Folge führt, dass der Elektromotor 22 in der einen oder in der anderen Richtung bestromt ist. Demzufolge bewegt sich die Fahrzeugscheibe 7 in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Elektromotors 22 in die Offenstellung oder in die Schließstellung.

Wird demgegenüber im Falle einer Fahrzeugüberflutung mit der Folge eines Eindringens von Wasser oder Nässe in Teile der Steuerschaltung vom Stromsensor 17 ein Überstrom erfasst, so wird vom Steuergerät 15 durch den Vergleich des erfassten Überstroms ILED mit dem Referenzwert l _Ref der Überflutungsfall detek- tiert. Das Steuergerät 15 erzeugt das entsprechende Steuersignal l _i2 zur Ansteuerung des Fensterheberantriebs 10 mit der Maßgabe, die Fahrzeugscheibe 7 sicher in Offenstellung zu verfahren. Hierzu kann die Software des Steuergerätes 15 eine zum Normalbetrieb alternative Schalterlogik aktivieren, die eine zuverlässige Verstellbewegung der Fahrzeugscheibe 7 in Richtung Senken startet.

Beim Eintritt in die alternative Schalterlogik kann vorteilhafterweise die Beleuchtung 14 für die Schalter 11 ,12 ausgeschaltet werden, indem das Steuergerät 15 die Treiberschaltung 18 mit einem entsprechenden Steuerbefehl Sj zum Ausschalten des Beleuchtungselementes 15 ansteuert. Hierdurch ist ein unerwünschter oder Undefinierter Pegelzustand infolge von überflutungsbedingten Nebenschlusswiderständen am Signaleingang En, E ₁₂ des Steuergerätes 15 ausgeschlossen. Die Zuverlässigkeit des am Stromsensor 17, d. h. vom shunt R1 eingelesenen Signalpegels ist somit erhöht. Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug

2 Motorhaube

3 Dach

4 Windschutzscheibe

5 Fahrertür

6 Tür

7 Fahrzeugscheibe

10 Fensterheberantrieb

11 ,12 Schalter/Taster

13 Schaltergehäuse

14 Beleuchtungselement/LED

15 Steuergerät

16 Spannungsanschluss

17 Stromsensor

18 Treiberschaltung

19a,19b Relaisspule

20a,20b Relais

21a,21 b Relaiskontakt

22 Elektromotor

A _T Steuerausgang

ET Steuereingang

E-i i ,Ei2 Signaleingang

E21.E22 Signaleingang

I LED Beleuchtungsstrom

Ii2 Spulenstrom

R1 Shunt

R2.R5 Spannungsteiler

R3.R4 Spannungsteiler

R6.R7 ohmscher Widerstand

S _τ Steuersignal