Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR ACTUATING A CONTROLLABLE SWITCHING ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/072607
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method, in particular that can be carried out in a vehicle, for actuating a controllable switching element (10) when a fault, e.g. an overcurrent and/or an overtemperature, occurs. In the method according to the invention, an actuation circuit (30), which comprises a driver (31), a control unit (32) having a control program (SP) for providing driver signals for the driver (31), and at least one application program (33), is used, in the event of a fault, to reduce, by means of the control program (SP) of the control unit, the number of switching cycles of the controllable switching element (10) per unit of time, in relation to the number of switching cycles per unit of time in a trouble-free operation.

Inventors:
ZELL, Martin (Holunderweg 3, Vohenstrauss, 92648, DE)
BUHL, Florian (Sachsenstr. 19, Regensburg, 93053, DE)
Application Number:
EP2018/076576
Publication Date:
April 18, 2019
Filing Date:
October 01, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
H02H3/06; B60W50/00; G01R31/02; H02H3/093; H02H5/04; H02H9/02
Foreign References:
DE102013216558A12015-02-26
DE102011121832A12012-06-21
Other References:
None
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren, insbesondere zum Durchführen in einem Fahrzeug, zum Ansteuern eines steuerbaren Schaltelements (10) beim Auftreten eines Fehlers, insbesondere eines Überstroms und/oder einer Übertemperatur, mithilfe einer Ansteuerschaltung (30), die einen Treiber (31), eine Steuereinheit (32) mit einem Steuerprogramm (SP) zum Bereitstellen von Treibersignalen für den Treiber (31) und zumindest ein Anwendungsprogramm (33) umfasst, bei dem beim Auftreten eines Fehlers die Anzahl der Schaltzyklen des steuerbaren Schaltelements (10) pro Zeiteinheit gegenüber der Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit in einem störungsfreien Betrieb durch das Steuerprogramm (SP) der Steuereinheit (32) reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Steuerprogramm (SP) ab dem Zeitpunkt des Auftretens des Fehlers eine Sequenz aufeinander folgender Phasen (PI, ..., P4) ausführt, wobei mit jeder zeitlich weiteren Phase (PI, ..., P4) die Anzahl der Schaltzyklen des steuerbaren Schaltelements (10) pro Zeiteinheit reduziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem für eine jeweilige Phase (PI, ..., P4) eine Schaltfrequenz (WR1, WR4) und eine Zeitdauer (ΔΤΙ, ..., ΔΤ4), in der das steuerbare Schaltelement (10) mit der zugeordneten Schaltfrequenz (WR1 , WR4 ) angesteuert wird, festgelegt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem mit jeder zeitlich weiteren Phase (PI, ..., P4) die Schaltfrequenz (WR1, WR4) geringer wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem mit jeder zeitlich weiteren Phase (PI, ..., P4) die Zeitdauer (ΔΤΙ, ..., ΔΤ4) länger wird . 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit durch das Steuerprogramm (SP) auf die Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit in einem fehlerfreien Betrieb gesetzt wird, sobald der Überstrom nicht mehr auftritt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem durch das Anwendungsprogramm (33) beim Auftreten des Fehlers ein den Fehler kennzeichnender Eintrag in einem Fehlerspeicher (35) vorgenommen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit durch das Steuerprogramm

(SP) auf die Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit in einem fehlerfreien Betrieb gesetzt wird, wenn eine der folgenden Bedingungen/Ereignisse detektiert wird:

Reset der Ansteuerschaltung (30) oder eines der Ansteu- erschaltung (30) übergeordneten Steuergeräts;

Signaländerung der Klemme 15 des Fahrzeugs;

Löschen eines den Fehler kennzeichnenden Eintrags in dem Fehlerspeicher (35) . 9. Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher einer Ansteuerschaltung geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt werden, wenn das Produkt auf der Ansteuerschaltung läuft.

10. Vorrichtung zum Ansteuern eines steuerbaren Schaltelements (10) beim Auftreten eines Fehlers, insbesondere eines Überstroms und/oder einer Übertemperatur, mithilfe einer Ansteuerschaltung (30), die einen Treiber (31), eine Steuereinheit (32) mit einem Steuerprogramm (SP) zum Bereitstellen von Treibersignalen für den Treiber (31) und zumindest ein Anwendungsprogramm (33) umfasst, wobei das Steuerprogramm (SP) der Steuereinheit (32) der Ansteuereinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, beim Auftreten eines Fehlers die Anzahl der Schaltzyklen des steuerbaren Schaltelements (10) pro Zeiteinheit gegenüber der Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit in einem störungsfreien Betrieb zu reduzieren .

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese in einem Fahrzeug vorgesehen ist.

Description:
Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern eines steuerbaren Sehaltelernents

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern eines steuerbaren Schaltelements beim Auftreten eines Fehlers, insbesondere eines Überstroms und/oder einer Über ¬ temperatur. Insbesondere betrifft die Erfindung ein in einem Fahrzeug durchgeführtes Verfahren sowie eine in einem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung zum Ansteuern eines steuerbaren

Schaltelements beim Auftreten eines Fehlers.

Ein steuerbares Schaltelement, wie z.B. ein MOSFET oder ein Relais, wird typischerweise in Serie mit einer Last verschaltet, um durch zyklisches Ein- und Ausschalten des steuerbaren Schaltelements den durch die Last fließenden Strom zu regeln. Beim Auftreten eines Fehlers, z.B. eines Kurzschlusses über der Last, erhöht sich der durch das steuerbare Schaltelement fließende Strom. Übersteigt der dadurch bedingte Strom ein vorgegebenes Maß und/oder erhöht sich die Temperatur des steuerbaren Schaltelements in Folge des Fehlers über eine vorgegebene Schwelltemperatur, so kann dies zu Schäden an dem steuerbaren Schaltelement, der Last oder einer das steuerbare Schaltelement steuernden Ansteuerschaltung führen.

Um dies zu vermeiden, sind z.B. in dem steuerbaren Schaltelement vorgesehene Schutzmechanismen vorgesehen, die zu einem permanenten Ausschalten des steuerbaren Schaltelements führen. Alternativ kann das steuerbare Schaltelement durch einen in der Ansteuerschaltung vorgesehenen Sicherheitsmechanismus in einen für die oben genannten Komponenten unschädlichen Zustand überführt werden. Dies erfolgt üblicherweise über ein in der Ansteuerschaltung vorgesehenes Anwendungsprogramm, welches beim Vorliegen eines Fehlerspeichereintrags in einem Fehlerspeicher das steuerbare Schaltelement deaktiviert. Um den Fehlerspeichereintrag in einem Fehlerspeicher der Ansteuerschaltung erzeugen zu können, ist es typischerweise erforderlich, den aufgetretenen Fehler zyklisch zu erkennen. Dazu muss das steuerbare Schaltelement auch nach dem Auftreten des Fehlers weiterhin zyklisch angesteuert werden. Da in dieser Situation das steuerbare Schaltelement aufgrund des hohen Stroms und/oder der hohen auftretenden Temperatur einem erhöhten Stress ausgesetzt ist, ist die Gesamtanzahl der Schaltzyklen unter diesen Umständen gemäß der Norm AEC-Q 100-012 begrenzt. Ty- pischerweise werden die Ansteuerschaltung und das steuerbare Schaltelement auf wenigstens eine Million Schaltzyklen unter fehlerhaften Bedingungen ausgelegt. Da das Abschalten und der Schutz des steuerbaren Schaltelements von den in dem Anwendungsprogramm vorgesehenen Schutzmaßnahmen abhängt und das Anwendungsprogramm von dritter Seite in die Ansteuerschaltung eingebracht wird, kann ein zuverlässiger Schutz bislang nicht sichergestellt werden.

Darüber hinaus bringt das permanente Abschalten des steuerbaren Schaltelements das zusätzliche Problem mit sich, dass im ausgeschalteten Zustand des Schaltelements keine weitere Di ¬ agnose mehr stattfinden kann und insbesondere auch eine Wie ¬ derinbetriebnahme der Last zur Laufzeit, z.B. wenn der Fehler durch Abkühlen und/oder Entfall des Kurzschlusses eliminiert ist, nicht mehr möglich ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern eines steuerbaren Schaltelements beim Auftreten eines Fehlers, insbesondere eines Überstroms und/oder einer Übertemperatur, anzugeben, welche funktionell und/oder baulich zur Vermeidung der oben beschriebenen Probleme verbessert sind.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Ansteuern eines steuerbaren Schaltelements beim Auftreten eines Fehlers mit Hilfe einer Ansteuerschaltung. Das Verfahren ist insbesondere zur Durchführung in einem Fahrzeug vorgesehen. Bei dem Fehler kann es sich insbesondere um einen Überstrom handeln, der z.B. durch einen Kurzschluss über einer mit dem Schaltelement seriell verschalteten Last verursacht ist. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Fehler um eine Übertemperatur handeln, welche z.B. ebenfalls mit einem Kurzschluss und dem dadurch bedingten Überstrom einhergeht.

Die Ansteuerschaltung umfasst einen Treiber, eine Steuereinheit mit einem Steuerprogramm zum Bereitstellen von Treibersignalen für den Treiber und zumindest ein Anwendungsprogramm. Der Treiber dient dazu, die Betriebszustände „An" (oder „leitend ge ¬ schaltet") und „Aus" (oder „sperrend geschaltet") des steu ¬ erbaren Schaltelements herbeizuführen. Das Anwendungsprogramm dient zum Erzeugen von Ansteuersignalen zur Steuerung des steuerbaren Schaltelements, wobei die Ansteuersignale der Steuereinheit zugeführt werden, die daraus ein jeweiliges

Treibersignal für den Treiber erzeugt. Das Anwendungsprogramm kann ferner dazu eingerichtet sein, ein Fehlersignal beim Auftreten eines Fehlers zu erzeugen und z.B. in einen optional vorgesehenen Fehlerspeicher der Ansteuerschaltung zu schreiben.

Beim Auftreten eines Fehlers wird erfindungsgemäß die Anzahl der Schaltzyklen des steuerbaren Schaltelements pro Zeiteinheit gegenüber der Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit in einem störungsfreien Betrieb durch das Steuerprogramm der Steuer- einheit reduziert. Die Zeiteinheiten der Anzahl der Schaltzyklen des steuerbaren Schaltelements und der Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit in einem störungsfreien Betrieb sind dabei gleich bzw. weisen die gleich zeitliche Länge auf. Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass dieses unabhängig von jeder anderen Anwendung ist, insbesondere einem in der Ansteuerschaltung vorhandenen Anwendungsprogramm, das häufig von einem Anbieter stammt, der nicht identisch mit dem Hersteller der Ansteuerschaltung ist. Die Fehlerbehandlung kann dadurch vom Hersteller der Ansteuerschaltung gehandhabt werden, unabhängig von den in einem Anwendungsprogramm vorgesehenen Diagnose- und Sicherheitsmechanismen.

Dadurch, dass beim Auftreten eines Fehlers das steuerbare Schaltelement nicht strikt sperrend geschaltet wird, sondern lediglich die Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit gegenüber einem bestimmungsgemäßen Betrieb reduziert wird, kann eine zuverlässige Diagnose des Fehlers durch die Ansteuerschaltung vorgenommen werden, da der Fehler zyklisch über einen längeren Zeitraum detektierbar ist. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, die von dem steuerbaren Schaltelement gesteuerte Last beim Wegfallen des Fehlers wieder in Betrieb zu nehmen.

Durch die Reduktion der Anzahl der Schaltzyklen gegenüber einem bestimmungsgemäßen Betrieb kann weiterhin sichergestellt werden, dass die Zeitdauer bis zum Erreichen der maximal möglichen oder zugesicherten Schaltzyklen im Fehlerfall stark verzögert wird, wodurch die Lebensdauer von Ansteuerschaltung und steuerbarem Schaltelement bis zu einem erforderlichen Austausch erhöht wird.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung führt das Steuerprogramm ab dem Zeitpunkt des Auftretens des Fehlers eine Sequenz aufeinanderfolgender Phasen aus, wobei mit jeder zeitlich weiteren Phase die Anzahl der Schaltzyklen des steuerbaren Schaltelements pro Zeiteinheit reduziert wird. Hierdurch wird mit zunehmender Dauer des Fortbestehens des Fehlers die Anzahl der Schaltzyklen zunehmend reduziert, um die Gesamtanzahl der Schaltzyklen, welche bei bestehendem Fehler ausgeführt wurden, zu reduzieren. Hierdurch kann der Zeitraum, bis die Grenze der maximal möglichen oder zugesicherten Schaltzyklen bei einem Fehlerfall erreicht wird, weiter verlängert werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, fortdauernd eine Diagnose durchzuführen sowie, beim Wegfall des Fehlers, die Last wieder in Betrieb zu nehmen. Für eine jeweilige Phase ist zweckmäßigerweise eine Schalt ¬ frequenz und eine Zeitdauer, in der das steuerbare Schaltelement mit der zugeordneten Schaltfrequenz angesteuert wird, festgelegt. Insbesondere ist vorgesehen, mit jeder zeitlich weiteren Phase die Schaltfrequenz zu verringern. Es kann zudem vorgesehen sein, dass mit jeder zeitlich weiteren Phase die Zeitdauer einer jeweiligen Phase länger wird. Hierdurch ergibt sich eine gute Balance in Bezug auf die Reduktion der Anzahl an Schaltzyklen im Verhältnis zur Verfügbarkeit von Diagnoseergebnissen und der Möglichkeit, die Funktionalität der Last wieder herzustellen.

Die Anzahl der Phasen kann prinzipiell beliebig gewählt werden, wobei insbesondere mindestens zwei Phasen vorgesehen werden. Mit zunehmender Anzahl der Phasen kann eine feinere Abstufung der Reduktion der Schaltfrequenz und gegebenenfalls gleichzeitige Erhöhung der Zeitdauer einer jeweiligen Phase, in der die zugeordnete Schaltfrequenz durchgeführt wird, festgelegt werden. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Anzahl der Phasen zwischen 3 und 7, insbesondere 4 beträgt.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass die Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit durch das Steuerprogramm auf die Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit in einem fehlerfreien Betrieb gesetzt wird, sobald der Überstrom nicht mehr auftritt. Dadurch ist es möglich, mit Hilfe des steuerbaren Schaltelements die von ihm angesteuerte Last wieder in Betrieb zu nehmen.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn durch das Anwendungsprogramm beim Auftreten des Fehlers ein den Fehler kennzeichnender Eintrag in einem Fehlerspeicher, der z.B. in der Ansteuerschaltung angeordnet ist, vorgenommen wird. Der Begriff „beim Auftreten" umfasst sowohl den Zeitpunkt des Auftretens des Fehlers als auch einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Auftreten des Fehlers ebenso wie einen Zeitpunkt wesentlich später nach dem Auftreten des Fehlers. Der in einem Fehlerspeicher hinterlegte Eintrag kann durch ein externes Diagnosegerät ausgelesen werden und ermöglicht zu einem späteren Zeitpunkt eine Diagnose des Fehlers und erleichtert damit die Fehlersuche. r

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit durch das Steuerprogramm auf die Anzahl der

Schaltzyklen pro Zeiteinheit in einen fehlerfreien Betrieb gesetzt wird, wenn eine der folgenden Bedingungen oder Ereignisse detektiert wird: Reset der Ansteuerschaltung oder eines der Ansteuerschaltung übergeordneten Steuergeräts; Signaländerung der Klemme 15 des Fahrzeugs (d.h. Betätigung des Zündschlüssels bzw. Start-/Stop-Schalters) ; Löschen eines den Fehler kenn ¬ zeichnenden Eintrags in dem Fehlerspeicher.

Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher einer Ansteuerschaltung geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte des hierin beschriebenen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Produkt auf der Ansteuerschaltung läuft. Das Compu ¬ terprogrammprodukt kann in Gestalt einer CD-ROM, einer DVD, eines USB-Sticks oder eines über ein Netzwerk ladbaren Signals verkörpert sein.

Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Ansteuern eines steuerbaren Schaltelements beim Auftreten eines Fehlers, insbesondere eines Überstroms und/oder einer Übertemperatur, mit Hilfe einer Ansteuerschaltung. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Fahrzeug vorgesehen. Die Ansteuerschaltung umfasst einen Treiber, eine Steuereinheit mit einem Steuerprogramm zum Bereitstellen von Treibersignalen für den Treiber und zumindest ein Anwendungsprogramm. Das Steuerprogramm der Steuereinheit der Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, beim Auftreten eines Fehlers die Anzahl der Schaltzyklen des steuerbaren Schaltelements pro Zeiteinheit gegenüber der Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit in einem störungsfreien Betrieb zu reduzieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist die gleichen Vorteile auf, wie diese vorstehend in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Die Vorrichtung kann weitere Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen . Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausfüh ¬ rungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung zum Ansteuern eines steuerbaren

Schaltelements; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Sequenz von

aufeinanderfolgenden Phasen, welche die Ansteuerung des steuerbaren Schaltelements illustriert.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung zum Ansteuern eines steuerbaren Schaltelements 10. Das steu ¬ erbare Schaltelement 10 kann ein Halbleiterschaltelement, z.B. ein MOSFET, ein Relais oder ein anderes Schaltelement sein. Das steuerbare Schaltelement 10 ist zwischen einem Versorgungs- spannungsanschluss , an dem eine Versorgungsspannung Vbat an ¬ liegt, und einem Bezugspotentialanschluss in Serie mit einer elektrischen Last 20 verbunden. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kommt beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung, so dass die Versorgungsspannung Vbat einer Batteriespannung (z.B. 12V, 24V, 48V) entspricht, während das Bezugspotential dem Potential der Fahrzeugkarosserie entspricht. Die Steuerung des steuerbaren Schaltelements 10 erfolgt ver ¬ mittels einer Ansteuerschaltung 30. Die Ansteuerschaltung 30 umfasst einen Treiber 31 (auch als Treiberschaltung bezeichnet) , eine Steuereinheit 32 mit einem Steuerprogramm SP zum Be ¬ reitstellen von Treibersignalen für den Treiber 31, ein oder mehrere Anwendungsprogramme 33 sowie einen optionalen Feh ¬ lerspeicher 35.

Die Steuereinheit 32 mit dem Steuerprogramm SP stellt hard ¬ warenahe Software für den Treiber 31 bereit. Demgegenüber umfasst das Anwendungsprogramm 33, das auch von einem Drittanbieter in die Ansteuerschaltung 30 eingebracht werden kann, funktionale Aspekte für den Betrieb des steuerbaren Schaltelements 10 und der Last 20. 0

o

Das Anwendungsprogramm 33, welches ein Programm einer höheren Ebene darstellt, dient zum Erzeugen von Ansteuersignalen zur Steuerung des steuerbaren Schaltelements 10, um einen funktionalen Aspekt der Last 20 zu erfüllen. Die Ansteuersignale werden der Steuereinheit 32 zugeführt, deren Steuerprogramm SP daraus Treibersignale für den Treiber 31 erzeugt. Der Treiber 31 sorgt dann für das entsprechend angeforderte Öffnen oder Schließen des steuerbaren Schaltelements 10. Typischerweise wird das steuerbare Schaltelement 10 durch das Anwendungsprogramm 33 im bestimmungsgemäße, d.h. fehlerfreien, Betrieb mit einer bestimmten Schaltfrequenz angesteuert, um den Strom durch die Last 20 in gewünschter Weise zu steuern.

Das Anwendungsprogramm 33 kann ferner dazu eingerichtet sein, ein Fehlersignal beim Auftreten eines Fehlers im Pfad der Last 20 zu erzeugen und in den Fehlerspeicher 35 zu schreiben. Grundsätzlich kann das Schreiben eines Fehlersignals in den Fehlerspeicher bereits beim erstmaligen Auftreten des Fehlers erfolgen.

Zweckmäßig ist es, das Fehlersignal erst bei einem zyklischen Auftreten zu erzeugen und in den Fehlerspeicher 35 zu schreiben. Dadurch wird die sichere Diagnose des Fehlers verbessert.

Entgegen der zeichnerischen Darstellung können der Treiber 31 und das steuerbare Schaltelement 10 in einem gemeinsamen Ansteu- erchip (z.B. einem ASIC, Application Specific Integrated

Circuit) realisiert sein. Der Knotenpunkt zwischen dem steu ¬ erbaren Schaltelement 10 und der Last 20 stellt dann einen Ausgang 34 zur Ansteuerung der Last 20 dar. Entgegen der zeichnerischen Darstellung kann eine Vorrichtung zum Ansteuern nicht nur ein steuerbares Schaltelement 10, wie in Fig. 1 gezeigt ist, sondern eine Vielzahl von steuerbaren Schaltelementen ansteuern, so dass die Ansteuerschaltung 30 eine Mehrzahl von Treibern 31 zur jeweiligen Ansteuerung eines zugeordneten steuerbaren Schaltelements 10 umfasst. Diese können auf dem erwähnten gemeinsamen Ansteuerchip (ASIC) vorgesehen sein, so dass dann eine entsprechende Anzahl an Ausgängen 34 für jedes steuerbare Schaltelement 10 vorgesehen ist. n

Beim Auftreten z.B. eines Kurzschlusses 40 über der Last 20 fließt ein hoher Strom über das steuerbare Schaltelement 10, wenn dieses ein- oder leitend geschaltet ist. Dadurch kommt es zu einem Überstrom sowie einer Übertemperatur in dem steuerbaren

Schaltelement 10 und/oder dem Ansteuerchip, so dass diese beschädigt werden können. Das nachfolgend beschriebene Ver ¬ fahren, welches unter Steuerung der Steuereinheit 32 mit dem Steuerprogramm SP, das ein Programm einer niederen Ebene darstellt, zur Ausführung gelangt, ermöglicht es, derartige Schäden abzuwenden und gleichzeitig die Funktion und Verfüg ¬ barkeit der Last 20 in gewissem, reduziertem Umfang aufrechtzuerhalten .

Beim Auftreten eines Fehlers, wie z.B. des in Fig. 1 symbolisch dargestellten Kurzschlusses 40, ist daher vorgesehen, die Anzahl der Schaltzyklen des steuerbaren Schaltelements 10 pro Zeit ¬ einheit gegenüber der Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit in einem störungsfreien Betrieb (d.h. der Anzahl der Schaltzyklen pro Zeiteinheit im bestimmungsgemäßen Betrieb) durch das Steuerprogramm SP der Steuereinheit 32 zu reduzieren. Da die Last 20 durch das steuerbare Schaltelement 10 weiter angesteuert wird (wenn auch mit reduzierten Schaltzyklen) , können in dem Anwendungsprogramm 33 vorgesehene Diagnoseabläufe in gewohnter Weise durchgeführt werden. Hierdurch wird es dem Anwendungs ¬ programm 33 ermöglicht, bei andauerndem Fehler (d.h. erhöhtem Strom und/oder erhöhter Temperatur aufgrund des Kurzschlusses 40) den Fehler zyklisch festzustellen und in Folge dessen einen Eintrag in den Fehlerspeicher 35 vorzunehmen, der den Fehler zuverlässig charakterisiert. Die Fehlerbehandlung erfolgt unabhängig vom Vorgehen des Anwendungsprogramms 33 beim Auf ¬ treten eines Fehlers.

Da es dem Anwendungsprogramm 33 auch weiterhin möglich ist, das steuerbare Schaltelement 10 anzusteuern, wird durch das An- Wendungsprogramm 33 keine eigene Fehlerbehandlung durchgeführt, auch wenn der Programmcode des Anwendungsprogramms eine solche vorsehen würde. Fig. 2 zeigt dabei den bevorzugten Ablauf beim Auftreten eines Fehlers. Dargestellt ist ein zeitlicher Ablauf entlang einer Zeitachse t, wobei davon ausgegangen wird, dass zu einem Zeitpunkt tl der Fehler erstmalig auftritt. Zum Zeitpunkt des Auftretens des Fehlers führt das Steuerprogramm SP eine Sequenz aufeinanderfolgender Phasen PI, P2, P3, P4 aus, wobei jeder Phase PI, ..., P4 eine vorgegebene Zeitdauer ΔΤΙ, ..., ΔΤ4 und eine vorgegebene Schaltfrequenz WR1, WR4 zugeordnet ist. Die Zuordnung der Schaltfrequenzen WR1, WR4 und der Zeitdauern ΔΤΙ, ..., ΔΤ4 zu einer jeweiligen Phase PI, ..., P4 ist dabei derart, dass mit jeder zeitlich weiteren Phase PI, ..., P4 die Anzahl der Schaltzyklen des steuerbaren Schaltelements 10 pro Zeiteinheit reduziert wird. Gleichzeitig wird mit jeder zeitlichen weiteren Phase PI, ..., P4 die Zeitdauer ΔΤΙ, ..., ΔΤ4 länger.

Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Phase PI, deren Zeitdauer ΔΤ1 = t2-tl beträgt, die größte Schaltfrequenz WR1 der Schaltfrequenzen WR1, WR4 zugeordnet ist. Die Phase P2, deren Zeitdauer ΔΤ2 = t3 - t2 beträgt, ist eine Schaltfrequenz WR2 zugeordnet, die kleiner als die Schaltfrequenz WR1, aber größer als die Schaltfrequenzen WR3 und WR 4 ist. Dementsprechend weist die letzte Phase P4, deren Zeitdauer ΔΤ4 bei t = t4 beginnt und unendlich lang dauern kann, eine Schaltfrequenz WR4 auf, welche die kleinste Schaltfrequenz der Schaltfrequenzen WR1 , WR4 ist.

Es ist anzumerken, dass die Anzahl der Phasen auch kleiner oder größer als 4 gewählt sein kann. Unabhängig von der Anzahl der Phasen ist jedoch sicherzustellen, dass mit jeder zeitlich weiteren Phase PI, ..., P4 die Anzahl der Schaltzyklen des steuerbaren Schaltelements 10 pro Zeiteinheit reduziert wird. Hierdurch wird ein Ausgleich zwischen der Reduktion der Anzahl der Schaltzyklen auf der einen Seite und der Möglichkeit, das Anwendungsprogramm 33 weiter auszuführen, sichergestellt.

Insbesondere wird das Anwendungsprogramm 33 in die Lage versetzt, Diagnosetests und dergleichen durchzuführen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Last 10 wieder in den bestimmungsgemäßen Betrieb zu überführen, wenn der Fehler entfallen sollte, wie dies z.B. bei einem Wackelkontakt der Fall sein kann. Unabhängig davon, in welcher Phase PI, ..., P4 das steuerbare Schaltelement 10 durch das Steuerprogramm SP der Steuereinheit 32 betrieben wird, kann bei einem Entfall des Fehlers in den bestimmungsgemäßen Betrieb zurückgegangen werden, was den in Fig. 2 gezeigten Pfeilen und deren Rückkehr zu der zum Zeitpunkt t = tl entsprechenden Situation entspricht. Eine solche Situation kann beispielsweise durch einen Reset der Ansteuerschaltung 30 oder eines der Ansteuerschaltung 30 übergeordneten Steuergeräts (z.B. eines zentralen Steuergeräts ECU), einer Signaländerung der Klemme 15 des Fahrzeugs oder dem Löschen eines den Fehler kennzeichnenden Eintrags in dem Fehlerspeicher 35 auftreten.

Die Phase PI, die z.B. eine Zeitdauer von ΔΤ1 = 50 s bei einer Schaltfrequenz von WR = 80 ms aufweist, ermöglicht es, dem Anwendungsprogramm 33 den den Fehler kennzeichnenden Eintrag in dem Fehlerspeicher 35 zu speichern, da der Fehler zyklisch festgestellt werden kann. Dauert der Fehler über t2 = 50 s an, erfolgt ein Wechsel in die Phase P2, welche z.B. eine Zeitdauer von ΔΤ2 = 100 s bei einer Schaltfrequenz von WR = 1 s umfasst. Diese Reduktion der Schaltfrequenz ermöglicht weiterhin eine Diagnose des Zustands der Last 20, aber auch eine Rückkehr zum Beginn der Phase PI. Die dritte Phase P3, die bei t = t3 = 150 s beginnt, weist eine Zeitdauer von z.B. ΔΤ3 = 1000 s bei einer Schaltfrequenz WR3 = 10 s auf, wobei beim Eintritt in die dritte Phase der Fehler als „nahezu dauerhaft" betrachtet wird. Dauert der Fehler über die Zeit t = t4 = 1150 s an, erfolgt ein Wechsel in die Phase P4, deren Zeitdauer prinzipiell unendlich ist, bei einer Schaltfrequenz WR4 = 10 s. Der Fehler kann dann als „permanent" betrachtet werden.

Das Vorsehen der beispielhaft vier Phasen ermöglicht eine gute Balance in Bezug auf die Reduktion der Anzahl der Schaltzyklen im Vergleich zu der Verfügbarkeit von Diagnoseresultaten sowie der Möglichkeit, in einen bestimmungsgemäßen Betrieb zurück- zukehren, wenn der Fehler entfällt. Aus dem vorstehenden

Ausführungsbeispiel ist offensichtlich, dass in der vierten Phase die größte Einsparung an Schaltzyklen vorgenommen werden kann . Phase 1, welche die höchste Schaltfrequenz der vier Phasen PI, ..., P4 aufweist, bezweckt, die Dauer dieser Phase einerseits so kurz wie möglich, aber lang genug zu halten, um das Anwendungsprogramm 35 so wenig wie möglich in seinem Ablauf zu beeinflussen und eine Diagnose zu ermöglichen. Die Phase P2 reduziert die Schaltfrequenz, ermöglicht jedoch weiterhin eine schnelle Ansteuerung der Last 20, wenn der Fehler entfallen sollte. Gleiches gilt in entsprechender Weise für die dritte Phase P3, bei welcher die Schaltfrequenz nochmals reduziert ist. Nach ca. 19 min wird dann die vierte Phase P4 erreicht, bei der ein permanenter Fehler angenommen werden kann, so dass die Diagnosefähigkeit, welche das Leitendschalten des steuerbaren Schaltelements 10 voraussetzt, nur noch zu wenigen Zeitpunkten möglich wird oder erforderlich ist.

Die Anzahl der Schaltzyklen bei einem vorliegenden Fehler sollte für das steuerbare Schaltelement 10 eine vorgegebene Grenze, z.B. 1 Million Schaltzyklen, nicht übersteigen. Bei einer herkömmlichen Ansteuerung, bei der das Schaltelement mit einer Schaltfrequenz von 80 ms angesteuert wird, dauert es 22 Stunden bis die vorgegebene Grenze von 1 Million Schaltzyklen erreicht ist. Demgegenüber wird mit dem vorgeschlagenen Vorgehen die vorgegebene Grenze der Schaltzyklen erst nach ca. 1100 Tagen erreicht, unter der Annahme, dass in Phase PI 625 Schaltzyklen (50 s/80 ms = 625) , in Phase P2 100 Schaltzyklen (100 s/1 s = 100) , in Phase P3 100 Schaltzyklen (1000 s/10 s = 100) erreicht werden. In der Summe ergeben sich nach dem Ende der dritten Phase 825 Schaltzyklen. Für die Phase P4 verbleiben dann (1.000.000 - 825) X 100 s an Schaltzyklen, was einer Zeitdauer von etwa 1100 Tagen entspricht.