Beschreibung

Verfahren zur überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Schalteinheit

Schalteinheiten, insbesondere mit integrierter elektronischer Steuereinheit zum Steuern eines elektrisch betätigbaren Verbrauchers in einem Fahrzeug sind hinlänglich bekannt. Diese sind zur Ansteuerung von elektrischen Verbrauchern wie beispielsweise Licht, Scheibenwischer, Fensterheber, Feststellbremse etc. über ein vom Bediener zu bedienendes Bedienelement, beispielsweise einen Drehknopf oder eine Wippe in einem Fahrzeug vorgesehen.

Aus der DE 10 2006 009 729 Al ist beispielsweise eine Schalteinheit zum Steuern eines elektrisch betätigbaren Verbrauchers in einem Fahrzeug, insbesondere einer Feststellbremse bekannt, wobei die Schalteinheit zumindest ein Bedienelement, mehreren Schalter sowie eine interne Steuereinheit, bei- spielsweise einen MikroController aufweist. Hierbei werden die unterschiedlichen Bedienpositionen des Bedienelements mittels unterschiedlichen Schaltstellungen der Schalter wiedergegeben und über die Steuereinheit detektiert und anschließend durch diese die Zeitdauer ermittelt, wie lange ei- ne bestimmte Bedienposition eingenommen wird. Ebenso können der Verstellweg des Bedienelements und/oder die Kraft zur Betätigung und/oder die Geschwindigkeit der Betätigung des Bedienelements bestimmt werden. Anschließend wird in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdauer und/oder in Abhängigkeit von dem ermittelten Verstellweg und/oder Kraft und/oder Geschwindigkeit ein Steuerungssignal zur Steuerung des elektrisch betätigbaren Verbrauchers ausgegeben. Nachteilig können bei derartigen Schalteinheiten Funktionsfehler auftreten, welche zu Erzeugung von fehlerbehafteten Steuerungssignalen führen. Daher ist eine automatisierte überprüfung der Funktionsfähigkeit einer derartigen Schaltereinheit wünschenswert. Die Bereitstellung derartiger Diagnose- bzw. überwachungs-

funktionen wird beispielsweise durch die IEC 61508 insbesondere für sicherheitskritische Funktionen gefordert.

Ausgehend vom dargelegten Stand der Technik liegt der vorlie- genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur ü- berprüfung der Funktionsfähigkeit einer aus dem Stand der Technik bekannten Schalteinheit zur Steuerung eines elektrisch betätigbaren Verbrauchers in einem Fahrzeug anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von den Merkmalen dessen Oberbegriffes des Anspruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Funktionsfähigkeit der Schalteinheit mittels zumindest einer in der Steuereinheit ausgeführten internen Diagnoseroutine oder einer in dem externen Steuergerät ausgeführten externen Diagnoseroutine überprüft wird, wobei durch die Diagnoseroutinen zumindest ein Testsignal erzeugt wird, welches an zumindest einen der Schalter angelegt wird. In der Steuereinheit werden die von den Schaltern empfangenen Eingangssignale zur überprüfung der Funktionsfähigkeit ausgewertet werden, und zwar abhängig von den jeweils vorliegenden Schaltzuständen der Schalter. Besonders vorteilhaft können hierbei intern auftretende Fehler durch die Schalteinheit selbst automatisch erkannt werden und dem Fahrer angezeigt werden, welcher abhängig davon geeignete Sicherheitsmaßnahmen einleiten kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Schalteinheit zum Steuern ei-

nes elektrisch betätigbaren Verbrauchers in einem Fahrzeug,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schalteinheit mit integrierter Diagnosefunktion und

Fig. 3 beispielhaft ein Diagramm mit unterschiedlichen Test- und Eingangssignalen.

In Fig. 1 ist beispielhaft eine an sich aus dem Stand der Technik bekannte Schalteinheit 1 in einem schematischen Blockschaltbild dargestellt.

Die Schalteinheit 1 weist ein als Wippe bzw. Tastwippe ausgebildetes Bedienelement 2 auf, welches beispielsweise an einem Gehäuse bzw. einer Platine 3 befestigt ist. Das Bedienelement 2 ist über eine oder mehrere, in Fig. 1 als gestrichelte Linie 4 angedeutete, Betätigungs- bzw. Schubstange (n) mit mehreren Schaltern, insbesondere einem ersten bis fünften Schalter Sl bis S5 vorzugsweise mechanisch gekoppelt.

Diese in Fig. 1 nicht näher dargestellte vorzugsweise mechanische Kopplung erfolgt beispielsweise durch zwei Schubstangen, welche jeweils nach unten verschiebbar sind und nach o- ben vorzugsweise mittels einer Feder vorgespannt sind, um das Bedienelement 1 in der dargestellten waagerechten neutralen Position zurückzustellen.

Wird die Wippe bzw. das Bedienelement 1 durch Druck auf den rechten Flügel nach rechts unten gedrückt (Position I), wird die an diesem Bereich angreifende Schubstange nach unten geschoben, so dass der hiermit gekoppelte erste, zweite und dritte Schalter Sl, S2, S3 von der dargestellten Ausgangslage, erster Schalter Sl offen, zweiter Schalter S2 geschlossen, dritter Schalter S3 offen, in die Zustände erster Schal- ter Sl geschlossen, zweiter Schalter S2 offen und dritter

(Wechsel-) Schalter S3 geschlossen (untere Schließposition) einnehmen. Die an der anderen Seite der Wippe 1, nämlich am linken Flügel angreifende Schubstange, wird hierbei nicht be-

tätigt, so dass der vierte und fünfte Schalter S4, S5 in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage verbleiben.

Wird jedoch die Wippe 1 nach links unten gedrückt, so wird über die zweite Schubstange, welche mit dem dritten, vierten und fünften Schaltern S3, S4, S5 mechanisch gekoppelt ist, der dritte (Wechsel-) Schalter S3 hierdurch geschlossen (obere Schließposition) , der vierte Schalter S4 ebenfalls geschlossen und der fünfte Schalter S5 in einen offenen Zustand überführt .

Entsprechend ergibt sich für diese Stellung (Position II) der Wippe 1 nachfolgende Tabelle, wobei Schalter offen einer "0", Schalter geschlossen einer "1", Stellung "I" der Wippe nach rechts unten gedrückt, Stellung "0" wie in Fig. 1 dargestellt, der neutralen Position und Stellung "II", Wippe nach links unten gedrückt entsprechen.

Die einzelnen Schaltzustände des ersten bis fünften Schalters Sl, S2, S3, S4, S5 werden, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, durch Einbinden in Stromkreise und entsprechendes Abgreifen der an den Eingängen 5a - 5e einer vorzugsweise internen Steuereinheit 5, insbesondere eines MikroControllers anliegenden Eingangssignale es detektiert bzw. ausgelesen.

In dieser vorzugsweise internen Steuereinheit 5 kann den jeweils unterschiedlich, der vorgenannten Tabelle zu entnehmenden Schaltzuständen, eine Schaltfunktion zur Steuerung des gewünschten Verbrauchers, beispielsweise einer Feststellbremse, eines Fensterhebers, etc. zugeordnet werden, so dass ent-

sprechende Steuerungssignale durch die Steuereinheit 5 erzeugt und über die Ausgänge 5f, 5g ausgegeben werden können.

An die Ausgänge 5f, 5g kann beispielsweise eine Schnittstel- leneinheit angeschlossen sein, welche die Steuereinheit 5 mit beispielsweise zumindest einem externen Steuergerät 6 verbindet. Das Steuerungssignal kann hierbei beispielsweise in bekannter Weise über einen Bus (mittels Bus-Koppler) oder mittels entsprechender Modulation über vorhandene Leitungen, beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation übertragen werden .

In der Steuereinheit 5 wird beispielsweise die Dauer der Betätigung einer Bedienposition bzw. Schaltstellung, insbeson- dere I, detektiert bzw. gemessen und daraufhin nachfolgend ein hiervon abhängiges Steuerungssignal ausgegeben. Stattdessen oder zusätzlich ist es möglich auch die Zeit (bei bekanntem Verstellweg gleich der Betätigungsgeschwindigkeit) oder die Kraft (Betätigungskraft) zu detektieren, welche für das Erreichen einer bestimmten Bedienposition benötigt wurde.

Wie vorstehend bereits erläutert, sind für jede Bedienposition I und II jeweils drei Schalter Sl, S2, S3 bzw. S3, S4, S5 vorgesehen, welche in einen anderen Schaltzustand übergehen. Hierdurch ist auf einfache Weise eine „Zweifach-Redundanz", nämlich Entscheidung zwei aus drei möglich, so dass Einfach- Fehler nicht nur erkannt, sondern sogar korrigiert werden können .

Zudem ist bei dieser Ausführungsform als Information bekannt, dass bei einer Betätigung der ersten bis dritten Schalter Sl, S2, S3 weder der vierte noch der fünfte Schalter S4, S5 in einen anderen Zustand übergehen darf, ebenso wie bei einer Betätigung des dritten bis fünften Schalters S3, S4, S5 weder der erste noch zweite Schalter Sl, S2 in einen anderen Zustand übergehen darf. Hierdurch können zusätzlich auf einfache Weise über entsprechendes Ausschlussverfahren, beispielsweise Ablage der zulässigen Schaltpositionen in Tabellenform

in der internen Steuereinheit 5, weitere Fehlfunktionen abgefangen werden.

Zur überprüfung der Funktionsfähigkeit der Schaltereinheit 1 wird in der Steuereinheit 5 zumindest eine interne Diagnoseroutine IDR ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann die überprüfung auf Funktionsfähigkeit mittels einer externen Diagnoseroutine EDR erfolgen, die in dem über die Schnittstelleneinheit mit der internen Steuereinheit 5 verbundenen Steu- ergerät 6 ausgeführt wird.

Mittels der internen oder externen Diagnoseroutine IDR, EDR wird zumindest ein Testsignal ts erzeugt, welches von oder über die interne Steuereinheit 5 an zumindest einen der Schalter Sl bis S5 der Schalteinheit 1 gesteuert wird. Das daraufhin in der internen Steuereinheit 5 empfangene Eingangssignal es wird durch die interne oder externe Diagnoseroutine IDR, EDR ausgewertet, und zwar abhängig von dem jeweils vorliegenden Schaltzuständen der Schalter Sl - S5. Hierdurch können mittels der internen oder externen Diagnoseroutine IDR, EDR fehlerbehaftete Schalter Sl bis S5 oder fehlerbehaftete mechanische Elemente oder durchtrennte Verbindungsleitungen der Schalteinheit 1 ermittelt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die interne oder externe Diagnoseroutine IDR, EDR periodisch oder zu vorgegeben Zeitpunkten automatisch ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich ist die Ausführung der Diagnoseroutine IDR, EDR durch ein bestimmtes Ereignis bzw. eine vorgegebene änderung des Schaltzustands der Schalter Sl bis S5, beispielsweise eine manuelle Verstellung des Bedienelementes 2 getriggert.

Beispielsweise kann im Rahmen der internen oder externen Diagnoseroutine IDR, EDR eine überprüfung der Verbindungslei- tungen innerhalb der Schalteinheit 1 erfolgen. Hierzu wird das zumindest eine Testsignal ts über zumindest eine innerhalb der Schalteinheit 1 zusätzlich vorgesehene Diagnoseverbindungsleitung 7a - 7e ausgesandt und das Eingangssignal es

der Auswertung mittels der internen oder externen Diagnoseroutine IDR, DER zugeführt.

Auch kann eine überprüfung der internen Steuereinheit 5 durch das externe Steuergerät 6 und vice versa im Rahmen der Ausführung der internen bzw. externen Diagnoseroutine IDR, EDR vorgesehen sein. Hierdurch können die zuvor beschriebenen Schaltfunktionen der Steuereinheit 5 und ggf. weiterer Schaltfunktionen des Steuergerätes 6 überprüft werden.

Alternativ kann in der Schalteinheit 1 zumindest eine zweite interne Steuereinheit (nicht in den Figuren dargestellt) vorgesehen sein, welche eine interne gegenseitige überprüfung der Steuerfunktionalitäten ermöglicht.

Zur Durchführung der internen und externen Diagnoseroutine IDR, EDR ist es erforderlich, die in Figur 2 dargestellten zusätzlichen Diagnoseverbindungsleitungen 7a - 7e in der Schaltereinheit 1 vorzusehen. Beispielsweise ist jeweils der Ausgang des ersten bis fünften Schalters Sl - S5 über eine Diagnoseverbindungsleitung 7a - 7e mit der internen Steuereinheit 5 verbunden. über die Diagnoseverbindungsleitungen 7a - 7e werden von der internen Steuereinheit 5 mehrere Testsignale tsl, ts2 an die Schalter Sl - S5 der Schalteinheit 1 ge- steuert, wobei die Testsignale tsl, ts2 als analoge oder digitale Signale realisiert sind.

In Figur 3 sind beispielsweise ein erstes und zweites Testsignal tsl, ts2 sowie ein erstes und zweites Eingangssignal esl, es2 dargestellt, welche unterschiedliche Spannungen aufweisen. Beispielsweise weist das erste Testsignal tsl eine Spannung von 1 Volt, das zweite Testsignal ts2 eine Spannung von 2 Volt, das erste Eingangssignal esl eine Spannung von 3 Volt sowie das zweite Eingangssignal es2 eine Spannung von 4 Volt auf. Hierbei ist das erste Testsignal tsl beispielsweise zum Testen eines offenen Schalters Sl - S5 und das zweite Testsignal ts2 zum Testen eines geschlossen Schalters Sl - S5 vorgesehen. Das erste Eingangssignal esl und das zweite Ein-

gangssignal es2 entsprechen hierbei denjenigen Empfangsignalen, die bei der Ausführungsform des Schaltereinheit 1 gemäß Fig. 1 durch die interne Steuereinheit 5 bei einem „geöffneten" Schalter bzw. bei einem „geschlossenen" Schalter empfan- gen werden.

Abhängig von der zu testenden Schaltstellung „Schalter offen" bzw. „Schalter geschlossen" wird das am Ausgang des jeweiligen Schalters Sl - S5 anliegende erste bzw. zweite Eingangs- signal esl, es2 durch das erste bzw. zweite Testsignal tsl, ts2 überschrieben. Das resultierende Empfangssignal wird anschließend mittels der internen Diagnoseroutine IDR, EDR ausgewertet und hierdurch festgestellt, ob ein zu dem ersten bzw. zweiten Eingangssignal esl, es2 passendes Empfangssignal empfangen wurde, d.h. ob der getestete Schalter Sl- S5 jeweils die korrekte Schaltstellung aufweist bzw. ein Schaltfehler vorliegt. Selbstverständlich kann die Schalteinheit 1 durch den Einsatz von geeigneten A/D- bzw. D/A-Wandlern auch mittels digitaler Testsignale tsl, ts2 getestet werden.

Alternativ oder zusätzlich kann im Rahmen der Ausführung der externen Diagnoseroutine EDR das erste bzw. zweite Eingangssignal esl, es2 des jeweils zu testenden Schalters Sl - S5 der internen Steuereinheit 5 doppelt zugeführt werden, und zwar über die herkömmlichen Verbindungsleitungen sowie über die zusätzlichen Diagnoseverbindungsleitungen 7a - 7e, wobei in einer der beiden Zuleitungsverbindungen jedes Schalters Sl- S5 ein A/D-Wandler vorgesehen wird, sodass in der internen Steuereinheit 5 pro Eingangssignal esl, es2 eines Schal- ters Sl- S5 sowohl ein analoges als auch ein digitales Signal vorliegt. Das analoge und digitale Eingangssignal esl, es2 werden anschließend miteinander verglichen. Wird durch beide Signale derselbe Schaltzustand angezeigt, so wird das entsprechen Steuerungssignal ausgegeben.

Zusätzlich können durch die Steuereinheit 5 Selbsttest wie beispielsweise eine RAM/ROM-überprüfung, eine „Program flow"- überprüfung oder einen „Instruction set" Test ausführen. Der-

artige Tests sind aus dem Stand der Technik bekannt und können beispielsweise folgende Testvarianten aufweisen:

ROM: a) Parity Bit technique b) sum check or XOR

RAM: a) Checkerboard b) Parity Bit technique c) March-Test

Program flow check: a) zeitliche und logische Programmlaufüberwachung

Wird mittels der internen bzw. externen Diagnoseroutinen IDR, EDR ein Fehler erkannt, so wird die hierdurch erhaltende Fehlerinformation weiterverarbeitet, und zwar beispielsweise mittels einer Gefahr- oder eine Warnleuchte dem Fahrer des Fahrzeuges angezeigt. Beispielsweise wird hierdurch im Falle der Steuerung einer elektrischen Parkbremse mittels der Schalteinheit 1 dem Fahrer angezeigt, dass gegebenenfalls das Fahrzeug nicht mehr ausreichend sicher abgebremst wird.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.