Titel

Überwachungsanordnung zur Erkennung von Zuleitungsfehlern für ein Steuerge- rät

Die Erfindung geht aus von einer Überwachungsanordnung zur Erkennung von Zuleitungsfehlern für ein Steuergerät nach der Gattung des unabhängigen Pa tentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Erkennung von Zuleitungsfehlern für ein Steuergerät.

Aus dem Stand der Technik sind Steuergeräte, wie beispielsweise Airbag-Steu ergeräte, mit redundanter Masseversorgung bekannt. Diese Redundanz ermög licht auch ein weiteres ungestörtes Funktionieren der Steuergeräte, selbst wenn eine der redundant ausgeführten Masseleitungen aufgrund eines Defektes, wie beispielsweise Kabelbruch, oxidierter Kontakt im Stecker, usw., nicht mehr zur Verfügung steht. Für die Steuergeräte selbst hat ein solche Defekt zunächst keine Auswirkung auf die Funktion, da ja noch mindestens eine weitere Masselei tung als Redundanz vorhanden ist. Im Idealfall sollte aber insbesondere in Steu ergeräten mit hoher ASIL Bewertung, (ASIL: Automotive Safety Integrity Level) keine bzw. nur sehr wenige unentdeckte (schlafende) Fehler auftreten können.

So gibt es Anforderungen an die maximale Impedanz der einzelnen Masseleitun gen, welche verhindern soll, dass sich das Massepotential der einzelnen Steuer geräte untereinander zu stark unterscheidet. Gerade die Kommunikation zwi schen den einzelnen Steuergeräten ist anfällig für eine solche auch als „Ground- Shift“ bezeichnete Verschiebung des Massepotentials. Zudem gibt es EMV/ESD Anforderungen, die nur erfüllt werden können, wenn die Steuergeräte sehr gut an Masse angebunden sind. Für die redundant ausgeführten Masseleitungen ist die Überwachung auf eine erhöhte, eventuell bis zur Unterbrechung erhöhte Impe danz einer der Masseleitungen eine besondere Herausforderung. Die niedrige geforderte Impedanz ist ja durch die redundante Masseleitung nach wie vor ge geben. Aus diesem Grund schlägt hier eine normale Widerstandsmessung zwi schen dem Massepotential der Fahrzeugspannungsversorgung, typischerweise ein Minuspol der Fahrzeugbatterie, und dem Massepotential der einzelnen Steu ergeräte fehl.

Aus der DE 102010 001 335 Al ist ein elektronisches Gerät mit einer gattungs gemäßen Überwachungsanordnung zur Erkennung von Zuleitungsfehlern be kannt, welche mindestens eine redundant außerhalb des Geräts liegende strom- führende Versorgungsleitung umfasst, welche das Gerät zumindest anteilig oder ganz mit Energie versorgt, wobei die außerhalb liegende redundante Versor gungsleitung jeweils mit innerhalb des Geräts angeordneten Innenleitern, wie beispielsweise Leiterbahnen, elektrisch verbunden ist. Die Innenleiter verlaufen in einem Bereich benachbart zueinander, wobei benachbart zu den Innenleitern, insbesondere zwischen den Innenleitern, mindestens eine Magnetfelddetek toreinheit angeordnet ist, mit welcher ein statisches und/oder ein zeitabhängiges Magnetfeld messbar ist. In der Überwachungsanordnung ist eine Zuleitungsfeh lererkennungsschaltung vorhanden, welche aus dem mit der Magnetfelddetek toreinheit gewonnenen Signal ein Fehlersignal gewinnt, mit welchem ein Fehler in der Versorgungsleitung feststellbar ist. Im einfachsten Fall ist die Magnetfeld detektoreinheit bevorzugt eine Magnetspule, welche insbesondere zur Erhöhung der Signalstärke einen Spulenkern aus einem Material mit hoher Permeabilität aufweist. Der Spulenkern ist beispielsweise aus einem ferromagnetischen Werk stoff hergestellt. Die Windungszahl der Magnetspule ist so hoch ausgelegt, dass im Verhältnis zum verfügbaren Bauraum eine möglichst hohe Messempfindlich keit erreicht wird. Typischerweise hat die Magnetspule einen Wickelkern, der so aufgebaut ist, dass eine kompakte Montage auf einer Leiterplatte möglich ist. So kann beispielsweise die Spule einen garnrollenartigen Wickelkern aufweisen, der einen lediglich kurz bemessenen Zylinderabschnitt hat.

Offenbarung der Erfindung

Die Überwachungsanordnung zur Erkennung von Zuleitungsfehlern für ein Steu ergerät mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das Ver- fahren zur Erkennung von Zuleitungsfehlern für ein Steuergerät mit den Merkma len des unabhängigen Patentanspruchs 8 haben jeweils den Vorteil, dass die Enddeckung einer erhöhten Impedanz in einer der redundant ausgeführten Ver sorgungsleitungen durch Analyse und Auswertung der Stromaufteilung in den je weiligen Versorgungsleitungen möglich ist. Hierzu wird ein hochfrequenter Anteil des Rückstromes des Steuergeräts auf den redundanten Versorgungsleitungen induktiv auf eine Auswerte- und Steuereinheit übertragen. Zur Verbesserung der Signalqualität kann der Auswerte- und Steuerschaltung eine Signalaufbereitung vorgeschaltet werden. Das Steuergerät wird aus einer Gleichspannungsquelle, typischerweise aus einer Batterie mit Strom versorgt. Bei Hybridfahrzeugen oder vollelektrischen Fahrzeugen ist auch der Einsatz eines Gleichstromkonverter netzteils zur Bereitstellung der nötigen Gleichspannung denkbar. Dieser Strom fließt von einem positiven Pol durch die Schaltung des Steuergeräts zurück zum negativen Pol der Gleichspannungsquelle. Aufgrund von verschiedenen Schalt vorgängen im Steuergerät ist der Stromfluss im Steuergerät ECU aus dem positi ven Pol heraus nicht konstant. Diese Schaltvorgänge im Steuergerät können von Gleichstromkonvertern im Steuergerät sowie von Schaltvorgängen einer Rech nereinheit, Sensoren, Aktuatoren usw. als auch durch eine interne Kommunika tion im Steuergerät über Kommunikationsbusse (SPI, Adress- und Daten-Busse der Speicher usw.), als auch durch eine externe Kommunikation mit anderen Steuergeräten über Fahrzeugbussysteme, wie beispielsweise CAN, FlexRay, Ethernet usw. hervorgerufen werden. Diese hochfrequente dynamische durch in terne Schaltvorgänge hervorgerufene Stromaufnahme des Steuergeräts wird bei Steuergeräten mit redundanten Versorgungsleitungen zur Erkennung von Zulei tungsfehlern herangezogen, um die defekte Versorgungsleitung mit signifikant höherer Impedanz herauszufinden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Überwachungsan ordnung zur Erkennung von Zuleitungsfehlern für ein Steuergerät, mit mindes tens zwei zueinander redundanten stromführenden innerhalb des Steuergeräts angeordneten internen Versorgungsleitungen, welche an einem Ende jeweils mit einer externen Versorgungsleitung und am anderen Ende jeweils mit einer ge meinsamen internen Versorgungspotentiallage des Steuergeräts elektrisch ver bunden sind, einer Signalerfassung, welche induktiv einen Stromfluss durch die einzelnen internen Versorgungsleitungen erfasst und mindestens ein korrespon dierendes Messsignal ausgibt, und einer Auswerte- und Steuereinheit zur Verfü gung, welche das mindestens eine Messsignal zur Zuleitungsfehlererkennung auswertet. Hierbei bilden die beiden internen Versorgungsleitungen vor der elektrischen Verbindungsstelle mit der gemeinsamen internen Versorgungspo tentiallage jeweils eine planare Versorgungsleitungsspule mit mindestens einer Windung aus, wobei die Signalerfassung für jede der Versorgungsleitungsspulen mindestens eine planare Sensorspule aufweist, welche jeweils einer der Versor gungsleitungsspulen zugeordnet ist und einen durch interne Schaltvorgänge ver ursachten hochfrequenten dynamischen Stromfluss durch die korrespondierende Versorgungsleitungsspule erfasst.

Zudem wird ein Verfahren zur Erkennung von Zuleitungsfehlern für ein Steuerge rät vorgeschlagen, welches mit einer solchen Überwachungsanordnung ausge führt werden kann. Hierbei wird innerhalb des Steuergeräts jeweils ein Stromfluss in mindesten zwei zueinander redundanten stromführenden internen Versor gungsleitungen, welche an einem Ende jeweils mit einer externen Versorgungs leitung und am anderen Ende mit einer gemeinsamen Versorgungpotentiallage verbunden sind, induktiv erfasst, wobei die erfassten Stromsignale miteinander verglichen und ausgewertet werden. Hierbei wird als Stromfluss ein durch interne Schaltvorgänge verursachter hochfrequenter dynamischer Strom durch die min destens zwei internen Versorgungsleitungen in mindesten zwei planaren Versor gungsleitungsspulen, welche die internen Versorgungsleitungen jeweils vor der elektrischen Verbindungsstelle mit gemeinsamen internen Versorgungspotential lage ausbilden, jeweils von mindestens einer planare Sensorspule erfasst, wel che der korrespondierenden planaren Versorgungsleitungsspule zugeordnet ist.

Im Normalfall, in welchem gleich gute Versorgungsverbindungen in den redun danten mindestens zwei Versorgungsleitungen vorliegen, teilt sich ein Versor gungsstrom des Steuergeräts gleichmäßig auf die vorhandenen redundanten Versorgungsleitungen auf. Die Auswerte- und Steuereinheit wertet die Differenz zwischen den redundanten Versorgungsleitungen aus. Bei einer annähernden Gleichverteilung der Ströme in den redundanten Versorgungsleitungen ist die Dif ferenz sehr klein, bzw. geht gegen null. Für den Fall, dass sich die Impedanz auf einer der redundanten Versorgungsleitungen signifikant erhöht hat, beispiels weise aufgrund eines Kabelbruchs, eines oxidierten Kontakts im Stecker usw., teilt sich der Strom nun asymmetrisch auf die redundanten Versorgungsleitungen auf, bzw. fliest nur noch über die verbleibende(n) Versorgungsleitung(en). Die Auswerte- und Steuereinheit stellt nun eine signifikante Differenz zwischen den redundanten Versorgungsleitungen fest, und kann das aufbereitete und gefilterte Signal analog oder bereits digital einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor oder einer Recheneinheit zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stellen. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit selbst als Teil des Mikrocontrollers oder Mikroprozessors oder der Recheneinheit ausgeführt werden. Eine entsprechende Applikation bzw. Funktion auf der Recheneinheit kann dann weitere Schritte zur Fahrerinformation vornehmen, bzw. einen Fehler im Fehlerspeicher ablegen.

Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend eine elektrische Schal tung verstanden werden, welche erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswer tet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufwei sen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hard waremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines so genannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bau elementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnitt stellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computer programmprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.

Unter einer Versorgungsleitung wird vorliegend eine Masseleitung oder eine Spannungsversorgungsleitung verstanden, welche dem Steuergerät ein entspre chendes Spannungspotential zur Verfügung stellt. So kann beispielsweise eine redundante Masseversorgung des Steuergeräts über mindestens zwei redun dante Masseleitungen umgesetzt werden. Im Steuergerät können die korrespon- dierenden redundanten internen Masseleitungen an einer gemeinsamen Masse potentiallage zusammengeführt werden. Entsprechend kann eine redundante Spannungsversorgung über mindestens zwei redundante Spannungsversor gungsleitungen realisiert werden. Im Steuergerät können die korrespondierenden redundanten internen Spannungsversorgungsleitungen an einer gemeinsamen Spannungspotentiallage zusammengeführt werden.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiter bildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentan spruch 1 angegebenen Überwachungsanordnung zur Erkennung von Zuleitungs fehlern für ein Steuergerät und des im unabhängigen Patentanspruch 1 angege benen Verfahrens zur Erkennung von Zuleitungsfehlern für ein Steuergerät mög lich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die mindestens zwei planaren Versorgungslei tungsspulen identisch ausgeführt werden können. Zudem können die mindestens zwei planaren Sensorspulen identisch mit einer größeren Windungszahl als die mindestens zwei Versorgungsleitungsspulen ausgeführt werden. Um den Ein fluss auf die gemeinsame Spannungspotentiallage im Steuergerät und auf die Versorgungsleitungen im Fahrzeug minimal zu halten, wird der hochfrequente dynamische durch interne Schaltvorgänge hervorgerufene Stromfluss, der sich aus allen Schaltungsteilen auf der gemeinsamen Versorgungspotentiallage ge sammelt hat, nun durch identische planare Versorgungsleiterspulen zu den re dundanten internen Versorgungsleitungen geleitet. Die planaren Versorgungslei terspulen weisen relativ wenige „Windungen“ mit breiten Leiterbahnen auf, um Stromanforderungen des Steuergeräts zu entsprechen. Der hochfrequente dyna mische durch interne Schaltvorgänge hervorgerufene Stromfluss induziert in den planaren Versorgungsleiterspulen ein kleines elektromagnetisches Feld. Dieses elektromagnetische Feld kann nun über eine oder mehrere planare Sensorspulen aufgenommen werden und der Auswerte- und Steuereinheit zugeführt werden. Die planaren Sensorspulen umfassen im Normalfall wesentlich mehr „Windun gen“ mit schmaleren Leiterbahnen als die planaren Versorgungsleiterspulen, um die jeweilige planare Sensorspule empfindlicher für das kleine induzierte elektro magnetische Feld zu machen. Abhängig von dem verfügbaren Platz auf der Lei- terplatte können die planare Versorgungsleiterspulen bzw. die planare Sensor spulen verschiedene Formen von kreisförmig, oval, quadratisch, rechteckig, mehreckig symmetrisch, sowie mehreckig asymmetrisch aufweisen. Bei allen eckigen Varianten können die Richtungsänderungen der Leiterbahn in abgefaster oder abgerundeter Leiterbahnführung erfolgen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Überwachungsanordnung können die mindes tens zwei planaren Versorgungsleitungsspulen jeweils in einer ersten Leiterplat tenschicht einer mehrschichtigen Leiterplatte angeordnet werden, und die zuge ordnete mindestens eine planare Sensorspule kann in einer zweiten Leiterplat tenschicht oberhalb oder unterhalb der ersten Leiterplattenschicht angeordnet werden. So können die mindestens zwei planaren Versorgungsleitungsspulen beispielsweise nebeneinander in der gleichen ersten Leiterplattenschicht ange ordnet werden, und die den planaren Versorgungsleitungsspulen zugeordneten planaren Sensorspule können nebeneinander in einer oberhalb oder unterhalb der ersten Leiterplattenschicht angeordneten zweiten Leiterplattenschicht ange ordnet werden. Das bedeutet, dass die Leiterplatte vorzugsweise als mehrschich tige bedruckte Leiterplatte (PCB) ausgeführt ist. Alternativ können die planaren Sensorspulen und die planaren Versorgungsleitungsspulen jeweils in verschiede nen Leiterplattenschichten angeordnet werden. Das bedeutet, dass beispiels weise zwei planare Versorgungsleitungsspulen und die zugeordneten zwei Sen sorspulen als Stapel in vier Leiterplattenschichten angeordnet sind.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Überwachungsanordnung kann die zu geordnete mindestens eine planare Sensorspule die korrespondierende planare Versorgungsleitungsspule zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, überdecken. Die planaren Sensorspulen liegen idealerweise deckungsgleich über bzw. zwischen den planaren Versorgungsleiterspulen in einer anderen Lei terplattenschicht, um den Kopplungsfaktor zwischen den planare Versorgungslei terspulen und den planaren Sensorspulen zu maximieren.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Überwachungsanordnung kann zwi schen der Signalerfassung und der Auswerte- und Steuereinheit eine Signalauf bereitung eingeschleift werden, welche das erfasste mindestens eine Messsignal aufbereiten kann. Dadurch kann die Signalqualität vor der Auswertung verbessert werden. Die Signalaufbereitung kann beispielsweise einen Gleichrichter und/oder einen Filter und/oder einen Verstärker umfassen. Die in die planaren Sensorspu len induzierte Spannung kann durch die Signalaufbereitung signaltechnisch auf bereitet werden. So kann nach einer optionalen Gleichrichtung und Filterung das nach wie vor kleine Messsignal verstärkt werden. Als Verstärker bieten sich hier mehrere Stufen aus Operationsverstärkern oder ein Instrumentenverstärker mit geringem Rauschen an. Das so aufbereitete Messsignal kann nun für eine kom plexere Auswertung einem Analog-Digital-Wandler zugeführt und in der Rech nereinheit weiterverarbeitet werden. Alternativ kann eine einfache Auswertung mit einer Komparatorschaltung durchgeführt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens zur Erkennung von Zuleitungsfeh lern für ein Steuergerät wird kein Zuleitungsfehler erkannt, wenn eine Stromver teilung in den mindestens zwei Versorgungsleitungsspulen innerhalb eines vor gegebenen Toleranzfensters identisch sind, und sonst wird ein Zuleitungsfehler erkannt. Zudem können durch verschiedene Toleranzfenster unterschiedliche Genauigkeitsklassen für die erkannten Zuleitungsfehler vorgegeben werden. Je nach verwendeter Topologie und Anordnung der planaren Versorgungsleiterspu len in den internen Versorgungspfaden, der Anzahl bzw. Anordnung der planare Sensorspulen, des Wicklungssinns zwischen den planare Versorgungsleiterspu len untereinander als auch zu den planaren Sensorspulen sowie der Komplexität der Auswerte- und Steuereinheit sind verschiedene Stufen und Genauigkeitsklas sen der Erkennung von Zuleitungsfehlern von einfach bis komplex möglich.

Bei einer einfachen Leitungsfehlererkennung kann eine signifikant erhöhte Impe danz einer der redundanten Versorgungsleitung erkannt werden, ohne eine Aus sage darüber zu machen, um welche der Versorgungsleitungen es sich handelt. Zudem kann keine Aussage über die noch verbleibenden Qualität der Versor gungsleitung gemacht werden. Bei einer komplexeren Leitungsfehlererkennung kann eine Aussage darüber gemacht werden, welche der redundanten Versor gungsleitungen eine erhöhte Impedanz aufweist. Zudem kann ein Klassifikation der redundanten Versorgungsleitungen in verschiedene Fehlerklassen vorge nommen werden. So können die redundanten Versorgungsleitungen als fehlerfrei klassifiziert werden, wenn die Impedanzunterschiede innerhalb eines engen To leranzfensters liegen. Bei einem leicht erhöhten Impedanzunterschied, welcher in einem weiteren aber noch akzeptablen Toleranzfenster liegt, kann der Fehler in tern gespeichert, aber keine Fahrerinformation ausgegeben werden. Der intern gespeicherte Fehler kann dann über eine Diagnoseschnittstelle beim nächsten Werkstattbesuch ausgelesen werden. Bei einem signifikant erhöhten Impedan zunterschied, welcher außerhalb des noch akzeptablen Toleranzfenster liegt, kann der Fehler intern gespeichert und eine entsprechende Fahrerinformation, beispielsweise über eine Warnlampe oder ein Multifunktionsdisplay ausgegeben werden. Bei einer unterbrochenen Versorgungsleitung und einem maximalen Im pedanzunterschied, kann der Fehler intern gespeichert und eine entsprechende Fahrerinformation, beispielsweise über eine Warnlampe oder ein Multifunktions display ausgegeben werden. Somit kann eine auf die Kundenanforderung zuge schnittene Skalierung und Optimierung im Hinblick auf Leiterplattenfläche, An zahl der verwendeten Komponenten der Auswerte- und Steuereinheit und somit auch der Kosten erreicht werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung be zeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts mit einem Ausfüh rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Überwachungsanordnung zur Erken nung von Zuleitungsfehlern für ein Steuergerät.

Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel ei ner Signalerfassung für die erfindungsgemäße Überwachungsanordnung aus Fig. 1 ohne Darstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte, in welcher die Sig nalerfassung angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung von planaren Versor gungsleiterspulen und planaren Sensorspulen für die Signalerfassung aus Fig. 2 und eine schematische Schnittdarstellung einer korrespondierenden mehrschich tigen Leiterplatte, in welcher die Signalerfassung angeordnet ist. Fig. 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung von planaren Versor gungsleiterspulen und planaren Sensorspulen für ein zweites Ausführungsbei spiel einer Signalerfassung und eine schematische Schnittdarstellung einer kor respondierenden mehrschichtigen Leiterplatte, in welcher die Signalerfassung angeordnet ist.

Fig. 5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels ei nes erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung von Zuleitungsfehlern für ein Steuergerät.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 bis 4 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbei spiele einer erfindungsgemäßen Überwachungsanordnung 10 zur Erkennung von Zuleitungsfehlern für ein Steuergerät 1, jeweils mindestens zwei zueinander redundante stromführende innerhalb des Steuergeräts 1 angeordnete interne Versorgungsleitungen LB1, LB2, welche an einem Ende jeweils mit einer exter nen Versorgungsleitung L1_GND, L2_GND und am anderen Ende jeweils mit ei ner gemeinsamen internen Versorgungspotentiallage C_GND des Steuergeräts 1 elektrisch verbunden sind, eine Signalerfassung 12, welche induktiv einen Strom fluss durch die internen Versorgungsleitungen LB1, LB2 erfasst und mindestens ein korrespondierendes Messsignal ausgibt, und eine Auswerte- und Steuerein heit 16, welche das mindestens eine Messsignal zur Zuleitungsfehlererkennung auswertet. Hierbei bilden die beiden internen Versorgungsleitungen LB1, LB2 vor der elektrischen Verbindungsstelle mit der gemeinsamen internen Versorgungs potentiallage C_GND des Steuergeräts 1 jeweils eine planare Versorgungslei tungsspule LG1, LG2 mit mindestens einer Windung aus. Die Signalerfassung 12 weist für jede der planaren Versorgungsleitungsspulen LG1, LG2 mindestens eine planare Sensorspule LSI, LS2 auf, welche jeweils einer der Versorgungslei tungsspulen LG1, LG2 zugeordnet ist und einen durch interne Schaltvorgänge verursachten hochfrequenten dynamischen Stromfluss durch die korrespondie rende Versorgungsleitungsspule LG1, LG2 erfasst. Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, umfasst das Steuergerät 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine redundante Masseversorgung mit zwei zueinander re dundanten stromführenden innerhalb des Steuergeräts 1 angeordnete internen Versorgungsleitungen LB1, LB2, welche an einem Ende jeweils mit einer exter nen Versorgungsleitung L1_GND, L2_GND verbunden sind. Zudem versorgt eine weitere nicht näher bezeichnete Versorgungsleitung das Steuergerät 1 mit einer Bordnetzspannung VB des korrespondierenden Fahrzeugs. Zudem umfasst das Steuergerät 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Gleichspannungs wandler 5, welcher aus der Bordnetzspannung VB verschiedene interne Span nungen für eine Recheneinheit 7 und eine Kommunikationseinheit 3 des Steuer geräts 1 erzeugt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Recheneinheit 7 einen Analog-Digital-Wandler 7.1 auf, welcher ein analoges Messsignal der Überwachungsschaltung 10 in ein digitales Signal umwandelt. Zudem übernimmt die Recheneinheit 7 die Funktion der Auswerte- und Steuereinheit 16 der Über wachungsanordnung 10 und wertet das Messsignal zur Erkennung eines Zulei tungsfehlers aus. Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die dargestellte Überwachungsanordnung 10 eine Signalaufbereitung 14, welche zwischen der Signalerfassung 12 und der Auswerte- und Steuereinheit 16 eingeschleift ist und das erfasste mindestens eine Messsignal aufbereitet. Hierzu umfasst die Sig nalaufbereitung 14 im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Gleichrichter 14.1, einen Filter 14.2 und einen Verstärker 14.3. Die Signalaufbereitung 14 empfängt die beiden erfassten Stromsignale bildet ein Differenzsignal als Messsignal, wel ches durch die nachfolgende Auswerte- und Steuereinheit 16 weiter ausgewertet und klassifiziert wird.

Wie insbesondere aus Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist, sind die mindestens zwei plana ren Versorgungsleitungsspulen LG1, LG2 identisch ausgeführt. Auch die mindes tens zwei planaren Sensorspulen LSI, LS2 sind identisch, jedoch mit einer grö ßeren Windungszahl als die mindestens zwei Versorgungsleitungsspulen LG1, LG2 ausgeführt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Überwachungsanordnung 10 zwei interne Versorgungsleitungen LB1, LB2, welche jeweils eine planare Versor gungsleitungsspule LG1, LG2 ausbilden. Hierbei ist den planaren Versorgungs leitungsspulen LG1, LG2 jeweils eine planare Sensorspule LSI, LS2 zugeordnet. Wie aus Fig. 2 und 3 weiter ersichtlich ist, sind die beiden planaren Versorgungs leitungsspulen LG1, LG2 im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Sig nalerfassung 12A jeweils in einer dritten Leiterplattenschicht S3 einer mehr schichtigen Leiterplatte 20 angeordnet, welche im dargestellten Ausführungsbei spiel als mehrschichtige bedruckte Leiterplatte 20A mit sechs Leiterplattenschich ten S1 bis S6 ausgeführt ist. Die beiden den Versorgungsleitungsspulen LG1,

LG2 zugeordneten planaren Sensorspulen LSI, LS2 sind jeweils in einer vierten Leiterplattenschicht S4 unterhalb der dritten Leiterplattenschicht S3 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden in einer ersten und sechsten Leiter plattenschicht Sl, S6 andere Signale in entsprechenden Leiterbahnen geführt. Auch in der dritten und vierten Leiterplattenschicht S3, S4 werden noch andere Signale als die Spulensignale in entsprechenden Leiterbahnen geführt. In einer zweiten Leiterplattenschicht S2 ist die gemeinsame Spannungspotentiallage C_GND, hier eine gemeinsame Massenlage des Steuergeräts 1 angeordnet. Die planare Versorgungsleiterspulen LG1, LG2 sind über nicht näher dargestellte Durchkontaktierungen mit der gemeinsamen Spannungspotentiallage C_GND in der zweiten Leiterplattenschicht S2 elektrisch verbunden. In einer fünften Leiter plattenschicht S5 ist ein gemeinsamer Rückleitungspfad der beiden planaren Sensorspulen LSI, LS2 angeordnet und mit der Signalaufbereitung 14 verbun den. Die entsprechenden Enden der planaren Sensorspulen LSI, LS2 sind über entsprechende Durchkontaktierungen oder über eine gemeinsame Durchkontak tierung elektrisch mit dem Rückleitungspfad in der fünften Leiterplattenschicht S5 verbunden. Die anderen Enden der planaren Sensorspulen LSI, LS2 sind jeweils über entsprechenden Leiterbahnen mit der Signalaufbereitung 14 elektrisch ver bunden. Zudem können auch andere Signale über entsprechende Leiterbahnen in dieser Leiterplattenschicht S5 geführt werden. Wie aus Fig. 2 und 3 weiter er sichtlich ist, sind die planaren Sensorspule LSI, LS2 so angeordnet, dass sie je weils die korrespondierende planare Versorgungsleitungsspule LG1, LG2 voll ständig überdecken.

Wie aus Fig 4 weiter ersichtlich ist, sind die planaren Sensorspulen LSI, LS2 und die planaren Versorgungsleitungsspulen LG1, LG2 im dargestellten zweiten Aus führungsbeispiel der Signalerfassung 12B jeweils in verschiedenen Leiterplatten schichten S4, S5, S6, S7 einer mehrschichtigen Leiterplatte 20B angeordnet, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel als mehrschichtige bedruckte Lei terplatte 20B mit zehn Leiterplattenschichten S1 bis S10 ausgeführt ist. Selbst verständlich können auch andere Ausführungsformen von mehrschichtigen Lei terplatten 20 verwendet werden, welche mehr oder weniger als sechs bzw. zehn Leiterplattenschichten aufweisen.

Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, ist eine erste planare Versorgungsleitungs spule LG1 im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Signalerfassung 12 B in einer vierten Leiterplattenschicht S4 angeordnet. Hierbei ist eine der ers ten Versorgungsleitungsspule LG1 zugeordneten erste planare Sensorspulen LSI in einer fünften Leiterplattenschicht S5 unterhalb der ersten Versorgungslei terspule LG1 in der vierten Leiterplattenschicht S4 angeordnet. Eine zweite planare Versorgungsleitungsspule LG2 ist im dargestellten zweiten Ausführungs beispiel der Signalerfassung 12B in einer siebten Leiterplattenschicht S7 ange ordnet. Hierbei ist eine der zweiten Versorgungsleitungsspule LG2 zugeordneten zweite planare Sensorspulen LS2 in einer sechsten Leiterplattenschicht S6 ober halb der zweiten planaren Versorgungsleiterspule LG2 in der siebten Leiterplat tenschicht S7 angeordnet. Somit sind die beiden planare Sensorspulen LSI, LS2 im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Signalerfassung 12B zwischen den beiden planaren Versorgungsleiterspulen LG1, LG2 angeordnet. Im darge stellten Ausführungsbeispiel werden in einer ersten, zweiten, neunten und zehn ten Leiterplattenschicht Sl, S2, S9, S10 andere Signale in entsprechenden Lei terbahnen geführt. Auch in der vierten bis siebten Leiterplattenschicht S4 bis S7 werden noch andere Signale als die Spulensignale in entsprechenden Leiterbah nen geführt. In einer dritten Leiterplattenschicht S3 ist die gemeinsame Span nungspotentiallage C_GND, hier eine gemeinsame Massenlage des Steuerge räts 1 angeordnet. Die planare Versorgungsleiterspulen LG1, LG2 sind über nicht näher dargestellte Durchkontaktierungen mit der gemeinsamen Spannungspo tentiallage C_GND in der dritten Leiterplattenschicht S3 elektrisch verbunden. In einer achten Leiterplattenschicht S8 ist ein gemeinsamer Rückleitungspfad der beiden planaren Sensorspulen LSI, LS2 angeordnet und mit der Signalaufberei tung 14 verbunden. Die entsprechenden Enden der planaren Sensorspulen LSI, LS2 sind über entsprechende Durchkontaktierungen elektrisch mit dem Rücklei tungspfad in der achten Leiterplattenschicht S8 verbunden. Die anderen Enden der planaren Sensorspulen LSI, LS2 sind jeweils über entsprechenden Leiter bahnen mit der Signalaufbereitung 14 elektrisch verbunden. Zudem können auch andere Signale über entsprechende Leiterbahnen in dieser Leiterplattenschicht S8 geführt werden. Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, sind die planaren Sensor spule LSI, LS2 so angeordnet, dass sie jeweils die korrespondierende planare Versorgungsleitungsspule LG1, LG2 vollständig überdecken.

Wie aus Fig. 5 weiter ersichtlich ist, erfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zur Erkennung von Zuleitungsfehlern für ein Steuergerät 1 in einem Schritt S100 innerhalb des Steuergeräts 1 jeweils ei nen Stromfluss in mindesten zwei zueinander redundanten stromführenden inter nen Versorgungsleitungen LB1, LB2 induktiv, welche an einem Ende jeweils mit einer externen Versorgungsleitung L1_GND, L2_GND und am anderen Ende mit einer gemeinsamen Versorgungpotentiallage C_GND verbunden sind. Hierbei wird als Stromfluss ein durch interne Schaltvorgänge verursachter hochfrequen ter dynamischer Strom durch die mindestens zwei internen Versorgungsleitungen LB1, LB2 in mindesten zwei planaren Versorgungsleitungsspulen LG1, LG2, wel che die internen Versorgungsleitungen LB1, LB2 jeweils vor der elektrischen Ver bindungsstelle mit gemeinsamen internen Versorgungspotentiallage C_GND ausbilden, jeweils von mindestens einer planare Sensorspule LSI, LS2 erfasst, welche der korrespondierenden planaren Versorgungsleitungsspule LG1, LG2 zugeordnet ist. Im Schritt S110 werden die erfassten Stromsignale miteinander verglichen und ausgewertet. Hierzu wird ein Differenzsignal aus den erfassten Stromsignalen gebildet und als Messsignal ausgewertet. So wird beispielsweise kein Zuleitungsfehler erkannt, wenn eine Stromverteilung in den mindestens zwei Versorgungsleitungsspulen LG1, LG2 identisch bzw. eine ermittelte Stromdiffe renz innerhalb eines vorgegebenen Toleranzfensters liegt. Sonst wird ein Zulei tungsfehler erkannt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird im Schritt S120 eine optionale Klassifizierung des erkannten Zuleitungsfehlers durchgeführt. So werden durch verschiedene Toleranzfenster unterschiedliche Genauigkeitsklas sen für die erkannten Zuleitungsfehler vorgegeben. Je nach verwendeter Topolo gie und Anordnung der planaren Versorgungsleiterspulen LG1, LG2 in den inter nen Versorgungspfaden, der Anzahl bzw. Anordnung der planare Sensorspulen LSI, LS2, des Wicklungssinns zwischen den planare Versorgungsleiterspulen LG1, LG2 untereinander als auch zu den planaren Sensorspulen LSI, LS2 sowie der Komplexität der Auswerte- und Steuereinheit 16 sind verschiedene Stufen und Genauigkeitsklassen der Erkennung von Zuleitungsfehlern von einfach bis komplex möglich.