Elektronisches Steuergerät und Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Steuergerätes

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen elektronischen Steuergerätes, gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen Patentansprüche.

Elektronische Steuergeräte, an denen Sensoren und/oder Aktoren sowie weitere Mittel (wie beispielsweise Eingabe-und/oder Ausgabemittel) angeschlossen sind, sind hinlänglich bekannt. Beispielsweise finden solche elektronischen Steuergeräte Anwendung in Kraftfahrzeugen, wo sie Betriebsparameter des Fahrzeuges über Sensoren aufnehmen (zum Beispiel die Betätigung eines Gaspedales zwecks Leistungsanforderung) und nach einer entsprechenden internen Datenverarbeitung unter Berücksichtigung der aufgenommenen Sensorsignale Aktoren (zum Beispiel solche, die die Einspritzung und dergleichen im Motor des Fahrzeuges regein) ansteuern. Gleiches gilt für elektronische Steuergeräte in industriellen Anwendungen, wie zum Beispiel in Arbeitsfahrzeugen oder Arbeitsgeräten. Beispielhaft sind hier mobile oder stationäre Krane zu nennen, die ebenfalls Sensoren und Aktoren aufweisen, mit denen der Betrieb des Kranes durch einen Kranführer gesteuert wird. Die letztgenannte Anwendung erfolgt unter sicherheitsrelevanten Aspekten, da nicht jeder Befehl, den der Kranführer ausführen möchte, von dem Kran bzw. dessen Steuerung ausgeführt werden kann, da ansonsten die Gefahr besteht, dass zum Beispiel Personen oder Einrichtungen durch unzulässige Bewegung der Last beeinträchtigt oder gefährdet werden könnten. Ebenso besteht die Gefahr, dass durch eine unzulässige Bewegung infolge eines unzulässigen Steuerbefehles das Arbeitsgerät selber in Gefahr gerät (zum Beispiel umkippt). Daher ist es ein wichtiger Aspekt, ein Steuergerät sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Steuergerätes unter sicherheitsrelevanten Aspekten anzugeben. Das bedeutet, dass unter allen Umständen vermieden werden muss, dass das Steuergerät eine Fehifunktion ausführt bzw. selber ausfällt. Um dem vorzubeugen, sind schon elektronische Steuergeräte bekannt geworden, die zumindest einen Sensor aufweisen, der einen Betriebsparameter des Steuergerätes selber erfasst. Bei diesem Betriebsparameter handelt es sich um die Betriebstemperatur, insbesondere die Betriebstemperatur innerhalb eines Gehäuses, des Steuergerätes. Damit wird vermieden, dass eine Überhitzung des Steuergerätes, genauer eine Überhitzung der Elektronik innerhalb eines Gehäuses des Steuergerätes, zu einer Fehlfunktion bzw. zu einem Ausfall des Steuergerätes führt.

Üblicherweise werden solche Steuergeräte an einem vorgegebenen Einbauort montiert, wobei sichergestellt sein sollte, dass das Steuergerät an diesem Einbauort fehlerfrei funktioniert. Das heißt, dass der Einbauort des Steuergerätes bezüglich der Betriebstemperatur des Steuergerätes so gewählt ist, dass zum Beispiel eine passive (ohne Lüfter) oder aktive (mit Lüfter) Lüftung einen Luftaustausch zwischen der Außenumgebung des Gehäuses und dem Inneren des Gehäuses sicherstellt, dass eine vorgebbare obere Betriebstemperatur nicht überschritten wird. Damit ist eigentlich sichergestellt, dass Fehlfunktionen bzw. Ausfälle des Steuergerätes infolge von unzulässigen Temperaturen vermieden oder ausgeschlossen werden. Allerdings besteht häufig die Gefahr, dass ein elektronisches Steuergerät nicht ordnungsgemäß an seinem Einbauort eingebaut wird. Diese Gefahr besteht insbesondere dann, wenn das Steuergerät nach einem Defekt ausgetauscht wurde und hierbei die Möglichkeit besteht, das ausgetauschte Steuergerät auch in einer anderen Einbaulage als wie die Vorlage zu montieren. Dabei kann dann die Gefahr bestehen, dass das ausgetauschte oder auch ein neues Steuergerät nicht ordnungsgemäß an seinem Einbauort montiert wird. Aufgrund dieses nicht ordnungsgemäßen Einbaus kann dann zum Beispiel die Gefahr bestehen, dass die Luftkonvektion oder Luftzirkulation zwecks Wärmeabfuhr aus dem inneren des Gehäuses des Steuergerätes nach außen nicht mehr ausreichend oder gar nicht mehr erfolgt, sodass die Gefahr von Überhitzung besteht, was zur Folge hat, dass das nicht sachgemäß eingebaute Steuergerät infolge von Überhitzungen Fehlfunktionen oder Ausfälle hat. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Steuergerät sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen elektronischen Steuergerätes anzugeben, mit dem die eingangs geschilderten Nachteile wirksam vermieden werden.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines elektronischen Steuergerätes ist vorgesehen, dass mit zumindest einem Sensor (das heißt genau ein Sensor oder mehr als ein Sensor) der Einbauort des Steuergerätes ermittelt wird und in Abhängigkeit des ermittelten Einbauortes entschieden wird, ob das Steuergerät betrieben werden darf oder nicht. Durch diese Ermittlung des Einbauortes durch zumindest einen Sensor kann also festgestellt werden, ob das Steuergerät sachgemäß oder unsachgemäß an seinem Einbauort eingebaut worden ist. Sollte mittels des Sensorsignales festgestellt werden, dass das Steuergerät nicht ordnungsgemäß eingebaut worden ist, wird entschieden, dass das Steuergerät nicht uneingeschränkt betrieben werden darf. Wurde zum Beispiel das Steuergerät um eine seiner Achsen verdreht eingebaut, sodass zum Beispiel eine Lüftungsöffnung verschlossen wurde und keine Luftzirkulation mehr möglich ist, so wird entschieden, dass es zu einer Überhitzung des Steuergerätes während seines Betriebes kommen kann und ein uneingeschränkter Betrieb nicht mehr sichergestellt ist. An dieser Stelle könnte zum Beispiel mit einem weiteren Sensor, nämlich einem Temperatursensor, die Temperatur im Inneren des Gehäuses des Steuergerätes erfasst werden. Wurde mit dem Lagesensor der nicht ordnungsgemäße Einbauort festgestellt, gleichzeitig aber von dem Temperatursensor ein vorgegebener Höchstwert oder dessen Überschreitung noch nicht festgestellt, kann durch eine entsprechende Logik entscheiden werden, dass das Steuergerät trotzdem uneingeschränkt oder gegebenenfalls eingeschränkt betrieben werden darf. Das heißt, dass allgemein zu dem erfindungsgemäßen Sensor zur Ermittlung des Einbauortes des Steuergerätes zumindest ein weiterer Sensor hinzukommen kann und zumindest die Signale dieser beiden Sensoren (oder gegebenenfalls weiterer Sensoren) miteinander verknüpft werden, um zu entscheiden, ob das Steuergerät betrieben werden darf oder nicht.

Wie zuvor beschrieben, ist der Sensor zur Ermittlung des Einbauortes des Steuergerätes ausgebildet. Hierbei ist jedoch nicht nur der Einbauort des Steuergerätes in Bezug auf seine Anwendung (zum Beispiel in einem stationären Arbeitsgerät oder einem mobilen Arbeitsfahrzeug) zu verstehen. Unter dem Begriff„Einbauort" ist auch ein solcher zu verstehen, der sich relativ zu dem Einsatzort des Gerätes oder des Fahrzeuges, wo das Steuergerät eingebaut ist, bezieht. So können beispielsweise ordnungsgemäß in dem Gerät oder dem Fahrzeug eingebaute Steuergeräte bis zu einer bestimmten Höhe (meistens bezogen auf den Meeresspiegel) ohne weiteres betrieben werden, ohne dass durch den dort herrschenden Luftdruck Einschränkungen während des Betriebes des Steuergerätes zu befürchten sind. Stellt sich jedoch heraus, dass infolge einer größeren Höhe mit Einschränkungen des Steuergerätes zu rechnen ist, kann der zumindest eine Sensor in entsprechender Weise ausgebildet sein, um die Höhe des Einbauortes (bezogen auf den Meeresspiegel) zu erfassen. Wird das Überschreiten einer vorgebbaren Höhe des Einsatzortes des Gerätes oder des Fahrzeuges festgestellt, kann wiederum entschieden werden, ob das Steuergerät gar nicht, eingeschränkt oder uneingeschränkt betrieben werden darf. Auch hier kann das Höhensignal des Sensors mit zumindest einem weiteren Signal verknüpft werden. So könnte zum Beispiel das Höhensignal wiederum mit einem Temperatursignal verknüpft werden. Alternativ oder ergänzend zu dem Temperatursignal kommt auch ein weiteres Signal, wie zum Beispiel ein Signal, das die relative Luftfeuchtigkeit repräsentiert, oder sogar noch weitere Signale (wie zum Beispiel Luftdruck und weitere) hinzu. Diese vorstehend genannten und gegebenenfalls weiteren Signale können in einem zwei- drei- oder mehrdimensionalem Kennfeld abgelegt werden, aus dem ermittelt werden kann, ob das Steuergerät a: ohne Einschränkungen oder gar nicht betrieben werden darf oder b: uneingeschränkt, eingeschränkt oder gar nicht betrieben werden darf. in Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dann, wenn ermittelt wurde, dass das Steuergerät an dem Einbauort nicht betrieben werden darf, der Betrieb vollständig unterbrochen wird oder ein eingeschränkter Betrieb zugelassen wird. Dies hat den Vorteil, dass dann, wenn ein nicht ordnungsgemäßer Einbauort festgestellt wurde, nicht zwangsläufig der laufende Betrieb des Steuergerätes oder dessen Inbetriebnahme unterbrochen bzw. unterbunden wird, sondern dass auch ein eingeschränkter Betrieb, der nicht sicherheitskritisch ist, zugelassen werden kann. Dies kann insbesondere durch die vorstehend genannten Maßnahmen (zum Beispiel Ver- knüpfung mehrerer Signale, Auslesen eines Kennfeldes und dergleichen) realisiert werden.

In Weiterbildung der Erfindung ermittelt der zumindest eine Sensor die Einbaulage des Steuergerätes an seinem Einbauort eigenständig. Hierunter sind zum Beispiel Lagesensoren, Neigungssensoren und dergleichen zu verstehen, die in dem Steuergerät eingebaut oder angeschlossen werden, um den Einbauort zu ermitteln. In einfachster Ausführung kann aber auch zum Beispiel ein Schalter an dem Gerät oder Fahrzeug montiert werden, der dann betätigt wird, wenn das Steuergerät ordnungsgemäß an seinem Einbauort eingebaut wurde. Wird es nicht ordnungsgemäß eingebaut, wird dadurch automatisch der Schalter nicht betätigt, sodass dessen Ausgangssignal dafür herangezogen werden kann, um auszuwerten, ob das Steuergerät sachgerecht oder unsachgerecht eingebaut wurde.

In Weiterbildung der Erfindung ermittelt der zumindest eine Sensor die Einbaulage des Steuergerätes an seinem Einbauort mit Hilfe eines externen Ortungssystems. Hier kommt beispielsweise ein Satellitengesteuertes Ortungssystem (GPS) in Betracht. Ein solches externes Ortungssystem findet bevorzugt dann Anwendung, wenn die Höhe des Einbauortes relativ zu einem Bezugspunkt (zum Beispiel oberhalb oder unterhalb des Meeresspiegels) erfasst werden soll. Ein solches externes Ortungssystem kommt auch dann zur Anwendung, wenn das Steuergerät und die darin abgelegte Software zur Steuerung des Gerätes oder des Fahrzeuges länderspezifisch ausgelegt ist. Darf beispielsweise ein solches länderspezifisch programmiertes Steuergerät nur in Europa betrieben werden und wird von dem zumindest einen Sensor über das externe Ortungssystem festgestellt, dass sich das Steuergerät bzw. das Fahrzeug oder das Gerät, in dem das Steuergerät eingebaut ist, nicht in Europa (sondern zum Beispiel in Amerika oder Asien) befindet, kann die Inbetriebnahme oder der Betrieb des Steuergerätes unterbunden bzw. unterbrochen werden. Denn aufgrund unterschiedlicher länderspezifischer Auslegungen von Steuergeräten kann es sein, dass in dem einen Land (bzw. einer Region) die länderspezifische Programmierung zulässig ist, in einem anderen Land bzw. einer anderen Region hingegen nicht. Auch so werden sicherheitskritische Einsätze von Geräten oder Fahrzeugen wirksam vermieden. In Weiterbildung der Erfindung wird bei der Entscheidung, ob das Steuergerät an dem Einbauort betrieben werden darf oder nicht, die konstruktiven Gegebenheiten des Steuergerätes berücksichtigt. Weist zum Beispiel ein Steuergerät ein in etwa rechteckförmiges Gehäuse auf und befinden sich Öffnungen zum Luftaustausch nur auf einer der seitlichen Stirnseiten und wird das Steuergerät unsachgemäß mit dieser Öffnung auf einer Basis des Fahrzeuges oder Gerätes moniert (sodass die Öffnung verschlossen wird), kann diese konstruktive Gegebenheit des Steuergerätes durch das Sensorsignal, das den Einbauort repräsentiert, ermittelt und bei der Entscheidung, ob das Steuergerät in dieser Einbausituation am Einbauort betrieben werden darf oder nicht, berücksichtigt werden. In dem genannten Beispielfall wird entschieden, dass entweder aufgrund des Verschlusses der Öffnung zwecks Luftaustausches das Steuergerät gar nicht betrieben werden darf. Wird jedoch die unsachgemäße Einbaulage festgestellt und gleichzeitig das den Einbauort repräsentierende Signal mit einem weiteren Signal (zum Beispiel einem Signal eines Temperatursensors) verknüpft, kann auch entschieden werden, dass das Steuergerät uneingeschränkt oder eingeschränkt betrieben werden darf. Solange zum Beispiel die im Inneren des Gehäuses des Steuergerätes mit dem Temperatursensor erfasste Temperatur einen Höchstwert nicht überschreitet, kann trotz unsachgemäßem Einbau des Steuergerätes an seinem Einbauort entschieden werden, dass das Steuergerät uneingeschränkt betrieben werden darf.

Alternativ oder ergänzend dazu ist vorgesehen, dass bei der Entscheidung, ob das Steuergerät an dem Einbauort betrieben werden darf oder nicht, die Umgebungsbedingungen an dem Einbauort berücksichtigt werden. Auch hier sei zur Erläuterung wieder der Beispielfall herangezogen, dass das Gehäuse des Steuergerätes eine Öffnung zwecks Luftaustausches zwischen dem Inneren und der äußeren Umgebung des Steuergerätes aufweist. Wird mit dem erfindungsgemäßen Sensor zur Ermittlung des Einbauortes festgestellt, dass das Steuergerät unsachgemäß eingebaut wurde (weil die Öffnung zwecks Luftaustausches verschlossen ist) kann gleichzeitig aber die Außentemperatur des Steuergerätes erfasst werden. Liegt diese festgestellte Außentemperatur in einem Bereich, die nicht zum Überschreiten einer Höchsttemperatur innerhalb des Gehäuses des Steuergerätes führt, kann entschieden werden, dass der Betrieb des Steuergerätes uneingeschränkt oder gegebenenfalls eingeschränkt möglich ist. Dabei ist die Temperatur aber nicht die alleinige oder einzige Umgebungsbedingung. Alternative oder ergänzende Umgebungsbedingungen können die Höhe des Einbauortes (bezogen auf einen Bezugspunkt), die Luftfeuchtigkeit, das Land bzw. die Region oder weitere Umgebungsbedingungen sein.

Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen verschiedenen bzw. sich ergänzenden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines elektronischen Steuergerätes ist ein solches elektronisches Steuergerät, an dem Sensoren und/oder Aktoren (und gegebenenfalls weitere Elemente) angeschlossen sind, wobei das Steuergerät an einem Einbauort ortsfest eingebaut wird, erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Steuergerät zumindest einen Sensor aufweist, wobei der zumindest eine Sensor dazu geeignet und ausgebildet ist, dass der Einbauort ermittelt wird und in Abhängigkeit des ermittelten Einbauortes entschieden wird, ob das Steuergerät betrieben werden darf oder nicht. Auch hier ist der Sensor und das Verfahren, das unter Berücksichtigung des ermittelten Einbauortes durchgeführt wird, dazu ausgebildet und geeignet, um zu entscheiden, ob das Steuergerät uneingeschränkt, eingeschränkt oder gar nicht betrieben werden darf. Gleiches gilt auch für die Erstinbetriebnahme eines solchen Steuergerätes, sodass auch hier entschieden werden kann, ob das ortsfest an seinem Einbauort eingebaute Steuergerät uneingeschränkt, eingeschränkt oder gar nicht in Betrieb genommen werden darf.

Eine besonders bevorzugte Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Betreiben eines Steuergerätes und eines solchen Steuergerätes ist bei stationären Arbeitsgeräten (wie zum Beispiel Krane, Hafenkrane oder dergleichen) bzw. bei mobilen Arbeitsfahrzeugen (zum Beispiel Mobilkrane) zu sehen. Bei dieser Anwendung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft einsetzen, weil es sich hier um sicherheitsrelevante Arbeitsweisen dieser Geräte bzw. Fahrzeuge handelt. Jedoch ist die Anwendung nicht auf die vorstehend genannten Bereiche beschränkt.