Schaltung zur Steuerung eines Elektromotors eines Fensterhebers eines

Fahrzeugs, Fahrzeug und Verfahren

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Steuerung eines Elektromotors eines Fensterhebers eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug mit einer Schaltung zur Steuerung eines Elektromotors eines Fensterhebers und ein Verfahren zum Betreiben einer Schaltung zur Steuerung eines Elektromotors eines Fensterhebers eines

Fahrzeugs.

Fensterheber zum Öffnen und Schließen eines Fensters eines Kraftfahrzeugs können manuell oder elektrisch betrieben werden. Elektrisch betriebene

Fensterheber weisen einen Elektromotor auf, welcher das jeweilige Fenster zum Öffnen oder Schließen in Abhängigkeit von seiner Drehrichtung entlang einer Führung hoch- beziehungsweise runterfährt. Zur Steuerung des Elektromotors weisen Fensterheber eine elektrische Schaltung auf, über welche die Drehrichtung des Elektromotors eingestellt werden kann. Zum Öffnen und Schließen des

Fensters bei einem elektrischen Fensterheber muss der Fahrer gewöhnlicherweise einen Fensterheberschalter betätigen. Es ist vorgesehen, ein Schließen des Fensters durch eine bewusste oder zufällige Betätigung des Fensterheberschalters durch den Fahrer in bestimmten Situationen zu unterbinden. Zu diesen Situationen kann beispielsweise ein Wassereinbruch in das Fahrzeug gehören. In dem konkreten Fall soll es dem Fahrer lediglich ermöglicht sein, das Fenster zu öffnen.

Zu diesem Zweck weisen manche elektrische Schaltungen zur Steuerung des Elektromotors des Fensterhebers Nebenschaltungen auf, welche ein Schließen des Fensters in bestimmten Situationen verhindern. Bei diesen Nebenschaltungen handelt es sich oft um Relaisschaltungen. Bei rein Relais-basierten Schaltungen ergibt sich der Nachteil, dass eine Geschwindigkeitsregelung des Elektromotors nicht möglich ist, weil diese in der Regel über eine mittels

Flalbleiterschalterelementen erfolgende Pulsweitenmodulation erfolgt. Um diesen Nachteil zu beheben, werden gemischte Schaltungen bereitgestellt, welche sowohl Relais, als auch Flalbleiterschalterelemente umfassen. Über die

Flalbleiterschalterelemente wird in einem Normalbetrieb ein Betreiben des

Fensterhebers mit der Geschwindigkeitsregelung ermöglicht. Im Fall einer

Erfassung eines Wassereinbruchs erfolgt eine Steuerung durch eine Relais-basierte Nebenschaltung. Diese gemischten Schaltungen sind jedoch mit höheren Kosten verbunden.

In der US 6515377 B1 ist eine Schaltung zur Steuerung von elektrischen Fenstern, Schiebedächern oder Türverriegelungen in Kraftfahrzeugen offenbart. Die

Schaltung ist dazu eingerichtet, nach einer Erfassung eines Funktionsausfalls oder einer Funktionsstörung von Teilen der Schaltung einen Notbetrieb einzuleiten.

Die JP 2016 074332 A offenbart eine Steuerung für einen Aktuator. Die Steuerung ist dazu eingerichtet, einen korrekten Betrieb eines Aktuators in Abhängigkeit von einer Benutzerbetätigung zu gewährleisten, wenn es zu einem Wassereinbruch kommt.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung bereitzustellen, welche sowohl einen sicheren Betrieb im Fall eines Wassereinbruchs, als auch eine

Geschwindigkeitsregelung in einem Normalbetrieb ermöglicht, die weniger Kosten verursacht, als die bekannten Lösungen

Die Erfindung umfasst eine Schaltung zur Steuerung eines Elektromotors eines Fensterhebers eines Fahrzeugs. Dabei ist es vorgesehen, dass ein erster Pol des Elektromotors über ein erstes Schalterelement mit einem Versorgungspotential verbunden ist. Der erste Pol des Elektromotors ist über ein zweites Schalterelement mit einem Massepotential verbunden. Ein zweiter Pol des Elektromotors ist über ein drittes Schalterelement mit dem Versorgungspotential verbunden. Über ein viertes Schalterelement ist der zweite Pol des Elektromotors mit dem Massepotential verbunden. Mit anderen Worten sind die Pole des Elektromotors über die

Schalterelemente mit dem Massepotential oder dem Versorgungspotential verbunden. Hierdurch ist es möglich, eine Stromrichtung, eines durch den

Elektromotor verlaufenden Stroms und folglich die Rotationsrichtung des

Elektromotors durch Stellungen der Schalterelemente vorzugeben. Die Schaltung weist eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, die Schalterelemente T1 , T2, T3, T4 mittels eines Anlegens eines jeweiligen Steuersignals an jeweiligen

Steueranschlüssen der Schalterelemente auf leitend oder sperrend zu schalten. Mit anderen Worten ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die jeweiligen

Schalterelemente durch eine Bereitstellung des Steuersignals an den

Steueranschlüssen der Schalterelemente auf leitend oder sperrend zu schalten. Der Elektromotor ist dazu eingerichtet, bei einem Anliegen des

Versorgungspotentials an dem ersten Pol und einem zeitgleichen Anliegen des Massepotentials an dem zweiten Pol, ein dem Fensterheber zugeordnetes Fenster zu öffnen. Mit anderen Worten ist der Elektromotor dafür vorgesehen, dass bei einem Strom, der durch den Elektromotor fließt, wenn das Versorgungspotential an dem ersten Pol und das Massepotential an dem zweiten Pol anliegt, das Fenster geöffnet wird. Umgekehrt ist der Elektromotor dazu eingerichtet, bei einem Anliegen des Versorgungspotentials an dem zweiten Pol mit einem zeitgleichen Anliegen des Massepotentials an dem ersten Pol das dem Fensterheber zugeordnete Fenster zu schließen. Das Fenster wird somit geöffnet, wenn die Schalterelemente T1 und T4 jeweils auf leitend und die Schalterelemente T2 und T3 jeweils auf sperrend gestellt sind. Das Fenster wird geschlossen, wenn die Schalterelemente T2 und T3 jeweils auf leitend und die Schalterelemente T1 und T4 jeweils auf sperrend gestellt sind. Es ist vorgesehen, dass die Schaltung ein Betätigungselement aufweist, das dazu eingerichtet ist, bei einer Betätigung desselben ein Betätigungssignal an einen ersten Eingangsanschluss einer Nebenschaltung bereitzustellen. Die

Nebenschaltung ist dazu eingerichtet, bei einem Anliegen des Betätigungssignals an dem ersten Eingangsanschluss und einem gleichzeitigem Anliegen eines Aktivierungssignals an einem zweiten Eingangsanschluss der Nebenschaltung ein zweites Versorgungspotential an dem ersten Pol des Elektromotors bereitzustellen. Mit anderen Worten ist der erste Pol des Elektromotors über die Nebenschaltungen mit dem zweiten Versorgungspotential verbunden. Dabei ist es vorgesehen, dass die Nebenschaltung nur leitend ist, wenn das Aktivierungssignal an dem zweiten Eingangsanschluss der Nebenschaltung anliegt und das Betätigungssignal an dem ersten Eingangsanschluss der Nebenschaltung anliegt.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass ein erster Pol des Elektromotors über zwei unterschiedliche Anschlüsse mit einem jeweiligen Versorgungspotential verbunden werden kann.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Elektromotor in einer

sogenannten Paarbrückenschaltung angeordnet ist. Dabei können die beiden Pole des Elektromotors über jeweilige Schalterelemente T1 und T2 mit dem

Versorgungspotential verbunden sein. Die beiden Schalterelemente T1 und T2 können dabei als sogenannte Fligh-Side-Schalterelemente wirken und ohne ein Anliegen des Steuersignals an den jeweiligen Steueranschlüssen sperrend wirken und somit keinen Stromfluss durch sich ermöglichen. Die beiden Pole können auch über zwei Schalterelemente T3 und T4 mit dem Massepotential verbunden sein. Bei den Schalterelementen T3 und T4 kann es sich dabei somit um

Low-Side-Schalterelemente handeln und ebenfalls ohne ein Anliegen des Steuersignals an den jeweiligen Steueranschlüssen sperrend wirken. Die beschriebene Schaltung, welche auch als sogenannte H-Schaltung bekannt ist, ermöglicht es, die jeweiligen Pole jeweils entweder mit dem Versorgungspotential oder dem Massepotential leitend zu verbinden und somit einen Strom durch den Elektromotor in beide Richtungen zu ermöglichen. Hierdurch kann die

Bewegungsrichtung des Elektromotors festgelegt werden. Über eine

Pulsbreitenmodulation mittels der Schalterelemente, also einem Umschalten zwischen einem leitendem und einem sperrenden Zustand, kann eine

Drehgeschwindigkeit des Elektromotors gesteuert werden. Um die Stellung der Schalterelemente steuern zu können, können die jeweiligen Steueranschlüsse der Schalterelemente mit einer Steuereinheit verbunden sein. Die Steuereinheit kann ein Steuersignal an dem jeweiligen Steueranschluss der Schaltereinheit

bereitstellen, um die jeweilige Schalteinheit auf leitend oder sperrend zu schalten. Der erste Pol kann über die Nebenschaltungen mit einem zweiten

Versorgungspotential verbunden sein. Das zweite Versorgungspotential kann durch die Nebenschaltung an dem ersten Pol bereitgestellt werden, wenn das

Aktivierungssignal an dem zweiten Eingangsanschluss der Nebenschaltung anliegt und zeitgleich das Betätigungssignal an dem ersten Anschluss der

Nebenschaltung. Dadurch können sich zwei Möglichkeiten ergeben, ein

Versorgungspotential an dem ersten Pol bereitzustellen und somit einen Stromfluss durch den Elektromotor in einer Richtung zu ermöglichen, der eine Drehung des Elektromotors in eine Richtung bewirkt, welche zu einem Öffnen des Fensters führt. Die erste Möglichkeit besteht darin, dass der zweite Pol des Elektromotors mit dem Massepotential verbunden ist und der erste Pol über das Schalterelement T1 mit dem Versorgungspotential. Die zweite Möglichkeit besteht darin, dass der zweite Pol des Elektromotors mit dem Massepotential verbunden ist und der erste Pol über die Nebenschaltung mit dem zweiten Versorgungspotential.

Die Erfindung umfasst auch Weiterbildungen, durch die sich weitere Vorteile ergeben.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Nebenschaltung ein fünftes Schalterelement T5 und ein sechstes Schalterelement T6 aufweist. Dabei ist es vorgesehen, dass der erste Pol des Elektromotors über das fünfte Schalterelement T5 mit dem weiteren Versorgungspotential verbunden ist. Ein Steueranschluss des fünften Schalterelements T5 ist über das sechste Schalterelement T6 mit dem ersten Eingangsanschluss der Nebenschaltung verbunden. Ein

Aktivierungsanschluss des sechsten Schalterelements T6 ist mit dem zweiten Eingangsanschluss der Nebenschaltung verbunden. Das sechste Schalterelement T6 ist dazu eingerichtet, bei einem Anliegen des Aktivierungssignals an dem Steueranschluss des sechsten Schalterelements T6 auf leitend zu schalten. Das fünfte Schalterelement T5 ist dazu eingerichtet, bei einem Anliegen des

Betätigungssignals an dem Steueranschluss des fünften Schalterelements T5 auf leitend zu schalten.

Mit anderen Worten wird durch die Nebenschaltung eine logische Und-Verknüpfung bereitgestellt. Zu diesem Zweck ist der erste Pol des Elektromotors mit dem weiteren Versorgungspotential verbunden. Die Verbindung erfolgt über das fünfte Schalterelement, das bei einem Anliegen des Betätigungssignals an dem

Steueranschluss des fünften Schalterelements auf leitend gestellt ist. Das

Betätigungssignal kann an dem ersten Eingangsanschluss der Nebenschaltung angelegt werden. Zwischen dem ersten Eingangsanschluss und dem

Steueranschluss des fünften Schalterelements ist das sechste Schalterelement angeordnet, welches leitend oder sperrend sein kann. Dies hat zur Folge, dass das Betätigungssignal nur zum Steueranschluss des fünften Schalterelements geleitet werden kann, wenn das sechste Schalterelement auf leitend gestellt ist. Das sechste Schalterelement T6 ist jedoch nur auf leitend gestellt, wenn an dem

Aktivierungsanschluss des sechsten Schalterelements das Aktivierungssignal anliegt. Das Aktivierungssignal kann durch die Nebenschaltung an dem zweiten Eingangsanschluss empfangen werden. Die Schaltung führt dazu, dass das zweite Versorgungspotential nur an dem ersten Pol des Elektromotors bereitgestellt wird, wenn sowohl das Aktivierungssignal als auch das Betätigungssignal zeitgleich an den jeweiligen Eingangsanschlüssen bereitgestellt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das fünfte Schalterelement T5 zu dem ersten Schalterelement T1 parallelgeschaltet und mit dem

Versorgungspotential als zweites Versorgungspotential verbunden ist. Mit anderen Worten ist der erste Pol des Elektromotors, sowohl über das erste Schalterelement, als auch über das zum ersten Schalterelement parallel angeordnete fünfte

Schalterelement mit dem Versorgungspotential verbunden. Das zweite

Versorgungspotential ist somit mit dem Versorgungspotential identisch. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass nur eine Versorgungspotentialquelle bereitgestellt werden muss.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schalterelemente T1 , T2, T3 und T4 einen jeweiligen Aktivierungsanschluss aufweisen, wobei die Schalterelemente T1 , T2 und T3 dazu eingerichtet sind, bei einem Anliegen des Aktivierungssignals an dem jeweiligen Aktivierungsanschluss auf sperrend zu schalten und das Schalterelement T4 dazu eingerichtet ist, bei einem Anliegen des Aktivierungssignals an dem jeweiligen Aktivierungsanschluss auf leitend zu schalten. Mit anderen Worten weisen die Schalterelemente T1 , T2, T3 und T4 den jeweiligen Aktivierungsanschluss auf, um das jeweilige Schalterelement mittels des Anlegens des Aktivierungssignals in einen vorbestimmten Zustand zu stellen.

Konkret sind die Schalterelemente T1 , T2 und T3 dazu eingerichtet, auf sperrend zu schalten, wenn an ihrem jeweiligen Aktivierungsanschluss das Aktivierungssignal anliegt. Das Schalterelement T4 ist dazu eingerichtet, auf leitend zu stellen, wenn das Aktivierungssignal an dem Aktivierungsanschluss anliegt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Schalterelemente T1 , T2, T3 und T4 bei einem Anliegen des Aktivierungssignals so geschaltet werden, dass ein Herunterfahren der

Fensterscheibe möglich ist und zeitgleich ein Hochfahren der Scheibe

ausgeschlossen ist. Es ist in der Schaltung somit ein Stromfluss vom ersten Pol des Elektromotors zum zweiten Pol des Elektromotors möglich, jedoch kein Stromfluss vom zweiten Pol des Elektromotors zum ersten Pol des Elektromotors. Die

Aktivierungsanschlüsse können Steueranschlüsse eines Relais oder mit einem solchen verbunden sein, falls es sich bei den Schalterelementen um Relais handelt. Die Aktivierungsanschlüsse können Gateanschlüsse eines

Halbleiterschalterelements oder mit einem solchen verbunden sein, falls es sich bei den Schalterelementen um Halbleiterschalterelemente handelt. Die

Aktivierungsanschlüsse der Schalterelemente T1 , T2 und T3 können

beispielsweise einen Transistor aufweisen, an dessen Gateanschluss das

Aktivierungssignal angelegt werden kann, um diesen auf leitend zu schalten.

Hierdurch kann das Massepotential mit dem Gate des Schalterelements leitend verbunden sein, wodurch das Schalterelement auf sperrend gestellt werden kann. Der Aktivierungsanschluss des Schalterelements T4 kann eine Sperrdiode aufweisen, wobei das Aktivierungssignal an der Anode der Sperrdiode bereitgestellt werden kann und die Kathode mit dem Steueranschluss des Schalterelements T4 verbunden sein kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinheit einen

Aktivierungsanschluss aufweist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, bei einem Anliegen des Aktivierungssignals an dem jeweiligen Aktivierungsanschluss deaktiviert zu werden. Mit anderen Worten wird bei einem Bereitstellen des

Aktivierungssignals an dem Aktivierungsanschluss der Steuereinheit die

Bereitstellung der Steuersignale an den Steueranschlüssen der Schalterelemente durch die Steuereinheit unterbunden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Steuerung der Schalterelemente und somit die Bestimmung der

Bewegungsrichtung des Motors durch die Steuereinheit deaktiviert wird. Somit kann beispielsweise verhindert werden, dass eine in den bestimmten Situationen fehlerhaft arbeitende Steuereinheit den Betrieb des Fensterhebers beeinträchtigt. Die Steuerung des Fensterhebers kann stattdessen durch ein ausfallsicheres Element erfolgen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schaltung eine

Sensorschaltung aufweist, die dazu eingerichtet ist, bei einer Erfassung eines vorbestimmten Zustands das Aktivierungssignal an den Aktivierungsanschlüssen bereitzustellen. Mit anderen Worten weist die Schaltung die Sensorschaltung auf, um den vorbestimmten Zustand zu erfassen. Die Sensorschaltung ist dazu eingerichtet, das Aktivierungssignal an den Aktivierungsanschlüssen der

Schalterelemente und/oder der Steuereinheit bereitzustellen, wenn der

vorbestimmte Zustand durch die Sensorschaltung erfasst wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine ausfallsichere Steuerung des Motors im Fall einer Erfassung des vorbestimmten Zustands aktiviert wird. Es kann beispielsweise erforderlich sein, die Steuerung des Elektromotors durch die Steuereinheit zu beenden, falls eine Funktionsstörung als vorbestimmter Zustand durch die Sensorschaltung erfasst wird. Dies kann erforderlich sein, weil ein fehlerfreier Betrieb des

Fensterhebers im Fall der Funktionsstörung unter Umständen nicht mehr gewährleistet sein kann. In diesem Fall kann die Steuerung des Fensterhebers über die Nebenschaltung ausfallsicherer sein und somit in dem vorbestimmten Zustand zu bevorzugen sein. Die Sensorschaltung kann beispielsweise einen Transistor umfassen, der an einem Gateanschluss über einen vorbestimmten Widerstand und einem Kondensator mit einem Massepotential verbunden ist. Der Sourceanschluss kann an dem Versorgungspotential anliegen. Der Transistor kann sperrend sein. Bei einem Wassereinbruch kann sich ein Potential an dem Gateanschluss ändern, wodurch der Transistor leitend werden kann. Dadurch kann der Transistor das Versorgungspotential an einem Drainanschluss bereitstellen, wobei es sich um das Aktivierungssignal handeln kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Sensorschaltung als

Wassertauchfühler ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, einen Wassereinbruch in das Fahrzeug als den vorbestimmten Zustand zu erfassen. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Sensorschaltung um eine Schaltung, die einen

Wassereinbruch in das Fahrzeug erfassen kann. Die Sensorschaltung kann beispielsweise Feuchtigkeit in dem Fahrzeug erfassen und daraufhin das

Aktivierungssignal bereitstellen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein

Flochfahren des Fensters im Fall eines Wassereinbruchs verhindert werden kann. Es kann beispielsweise erforderlich sein, das Hochfahren des Fensters bei einem Wassereinbruch zu verhindern, um ein versehentliches Hochfahren zu vermeiden.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schalterelemente T1 , T2, T3, T4, T5, T6 als Halbleiterschalterelemente ausgebildet sind. Mit anderen Worten handelt es sich bei den Schalterelementen um Transistoren oder andere Elemente, welche basierend auf Halbleitereffekten funktionieren. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Geschwindigkeit des Motors mittels einer Pulsweitenmodulation geregelt werden kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schalterelemente T1 , T2, T3 und T4 als N-Kanal-Feldeffekttransistoren ausgebildet sind. Mit anderen Worten handelt es sich bei den Schalterelementen T1 , T2, T3 und T4 um Transistoren, die bei einem Anliegen eines positiven Potentials leitend werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Schalterelemente nur leiten, wenn das Steuersignal anliegt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Schalterelement T6 als P-Kanal-Feldeffekttransistor ausgebildet ist. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Schalterelement T6 um einen Feldeffekttransistor, der auf leitend gestellt wird, sobald ein negatives Potential an dem Aktivierungsanschlussanschluss anliegt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Schalterelement T6 als PNP-Transistor ausgebildet ist. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem

Schalterelement T6 um einen Transistor in einer Positiv-Negativ-Positiv-anordnung, wobei der Aktivierungsanschluss an der Basis des PNP-Transistors angeschlossen ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schaltung einen funktionalen Sicherheitsschaltkreis aufweist, der dazu eingerichtet ist, das dritte und das vierte Schalterelement bei einem vorbestimmten Fehlersignal auf sperrend zu schalten. Es ist dabei vorgesehen, dass der funktionale Sicherheitsschaltkreis dazu eingerichtet ist, bei einem Anliegen des Aktivierungssignals an einem

Aktivierungsanschluss eines achten Schalterelements des funktionalen

Sicherheitsschaltkreises deaktiviert zu werden. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Nebenschaltung eine

Zener-Diode aufweist, wobei der Steueranschluss des fünften Schalterelements über die Zener-Diode mit dem sechsten Schalterelement verbunden ist, und der Steueranschluss des fünften Schalterelements über einen Widerstand mit dem Versorgungspotential verbunden ist.

Zu der Erfindung gehört auch ein Fahrzeug, aufweisend eine Schaltung zur Steuerung eines Elektromotors eines Fensterhebers des Fahrzeugs. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug, wie ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen sein.

Zu der Erfindung gehört ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Schaltung zur Steuerung eines Elektromotors eines Fensterhebers eines Fahrzeugs. Dabei ist es vorgesehen, dass durch ein Betätigungselement der Schaltung bei einer Betätigung desselben ein Betätigungssignal an einem ersten Eingangsanschluss einer Nebenschaltung bereitgestellt wird. Durch die Nebenschaltung wird bei einem Anliegen des Betätigungssignals an dem ersten Eingangsanschluss und gleichzeitigem Anliegen eines Aktivierungssignals an einem zweiten

Eingangsanschluss der Nebenschaltung ein zweites Versorgungspotential an dem ersten Pol des Elektromotors bereitgestellt. Durch den Elektromotor wird ein dem Fensterheber zugeordnetes Fenster geöffnet.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen

Verfahrens und des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Fahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

Fig. 1 eine Schaltung zur Steuerung eines Elektromotors eines

Fensterhebers eines Fahrzeugs;

Fig. 2 eine Sensorschaltung; Fig. 3 eine Steuereinheit;

Fig. 4 eine Schalterstellung;

Fig. 5 eine Schalterstellung;

Fig. 6 eine Schalterstellung;

Fig. 7 einen Verlauf eines Verfahrens; und

Fig. 8 eine weitere Schaltung zur Steuerung eines Elektromotors eines

Fensterhebers eines Fahrzeugs.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben

Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung 1 zur Steuerung eines Elektromotors 2 eines

Fensterhebers 3 eines Fahrzeugs 4. Der Elektromotor 2 kann beispielsweise ein Gleichstrom-Elektromotor sein und zwei Pole 5, 6 aufweisen. Der erste Pol 5 des Elektromotors 2 kann über ein erstes Schalterelement T1 mit einem

Versorgungspotential US verbunden sein. Über ein drittes Schalterelement T3 kann der erste Pol 5 des Elektromotors 2 mit einem Massepotential UM verbunden sein. Der zweite Pol 6 des Elektromotors 2 kann über ein zweites Schalterelement T2 mit dem Versorgungspotential US verbunden sein und über ein viertes Schalterelement T4 mit dem Massepotential UM. Der Elektromotor 2 kann somit in einer

sogenannten Fl-Brücke angeordnet sein, wobei es sich bei den Schalterelementen T1 und T2 um Fligh-Side-Schalterelemente und bei den Schalterelementen T3 und T4 um Low-Side-Schalterelemente handeln kann. Diese Anordnung kann es ermöglichen, den Elektromotor 2 in zwei Stromrichtungen mit Strom zu versorgen, um ein Fenster 7 eines Fensterhebers 3 zu öffnen oder zu schließen. Um das Fenster 7 öffnen zu können, kann es vorgesehen sein, das Schalterelement T1 und das Schalterelement T4 auf leitend zu stellen und die Schalterelemente T2 und T3 auf sperrend. Dies hat zur Folge, dass das Versorgungspotential US am ersten Pol 5 des Elektromotors 2 und das Massepotential UM am zweiten Pol 6 des

Elektromotors 2 anliegen. Es kann vorgesehen sein, dass das Fenster 7

geschlossen wird, wenn die Schalterelemente T3 und T2 auf leitend und die Schalterelemente T1 und T4 auf sperrend geschaltet sind. Bei den

Schalterelementen T1 , T2, T3 und T4 kann es sich beispielsweise um Relais oder Flalbleiterschalterelemente handeln. Es kann vorgesehen sein, dass die

Schalterelemente T1 , T2, T3 und T4 als N-Kanal-Feldeffekttransistoren ausgebildet sind. Die Schalterelemente T1 , T2, T3 und T4 können einen jeweiligen

Steueranschluss G1 , G2, G3 und G4 aufweisen, an dem ein Steuersignal 8 angelegt werden kann, um eine vorbestimmte Stellung des jeweiligen

Schalterelements T1 , T2, T3, T4 einzustellen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein jeweiliges Schalterelement T1 , T2, T3, T4 auf sperrend geschaltet ist, wenn kein Steuersignal 8 an dem jeweiligen Steueranschluss G1 , G2, G3, G4 anliegt. Die Schalterelemente T1 , T2, T3, T4 können dazu eingerichtet sein, auf leitend zu stellen, wenn das Steuersignal 8 an dem jeweiligen Steueranschluss G1 , G2, G3, G4 angelegt wird.

Die Schaltung 1 kann ein Betätigungselement 9 aufweisen, das an einem

Massepotential UM angeschlossen sein kann. Das Betätigungselement 9 kann dazu eingerichtet sein, bei einer Betätigung des Betätigungselements 9 ein

Betätigungssignal 10 an einem ersten Eingangsanschluss 1 1 einer Nebenschaltung 12 bereitzustellen. Der erste Eingangsanschluss 1 1 kann mit einem

Steueranschluss G5 eines fünften Schalterelements T5 verbunden sein. Das fünfte Schalterelement T5 kann mit dem Versorgungspotential US und dem ersten Pol 5 des Elektromotors 2 verbunden sein. Die Nebenschaltung 12 kann ein sechstes Schalterelement T6 aufweisen, das zwischen dem ersten Eingangsanschluss 1 1 und dem Steueranschluss G5 des fünften Schalterelements T5 angeordnet sein kann. Das sechste Schalterelement T6 kann einen Aktivierungsanschluss A6 aufweisen, der mit einem zweiten Eingangsanschluss 13 der Nebenschaltung 12 verbunden sein kann. Das Schalterelement T6 kann in einem Normalzustand, also wenn kein Aktivierungssignal 15 an dessen Aktivierungsanschluss A6 anliegt, auf sperrend geschaltet sein. Die Schaltung 1 kann eine Sensorschaltung 14 aufweisen, die dazu eingerichtet sein kann, einen vorbestimmten Zustand zu erfassen. Bei dem vorbestimmten Zustand kann es sich beispielsweise um einen Wassereinbruch in das Fahrzeug 4 handeln. Die Sensorschaltung 14 kann dazu eingerichtet sein, das

Aktivierungssignal 15 bereitzustellen, sobald es den vorbestimmten Zustand erfasst hat. Die Sensorschaltung 14 kann an jeweiligen Aktivierungsanschlüssen A1 , A2, A3, A4, A6 der Schalterelemente T1 , T2, T3, T4, T6 angeschlossen sein. Die Schalterelemente T1 , T2 und T3 können dazu eingerichtet sein, auf einen sperrenden Zustand zu schalten, wenn das Aktivierungssignal 15 an dem jeweiligen Aktivierungsanschluss A1 , A2, A3 anliegt. Die Schalterelemente T4 und T6 können dazu eingerichtet sein, auf leitend zu schalten, wenn das Aktivierungssignal 15 an ihrem jeweiligen Aktivierungsanschluss A4, A6 anliegt. Durch die Sperrung der Schalterelemente T1 , T2 und T3 und die gleichzeitige Leitendschaltung des Schalterelements T4, kann ein Schließen des Fensters 7 unterbunden sein. Durch die Aktivierung des Schalterelements T6 und dessen Leitendschaltung kann es möglich sein, dass das Betätigungssignal 10 an den Steueranschluss G5 des Schalterelements T5 geleitet werden kann. Das Schalterelement T5 kann in diesem Fall auf leitend geschaltet werden, um den ersten Pol des Elektromotors 2 mit dem Versorgungspotential US zu verbinden.

Der Vorteil besteht in einer Einsparung von Kosten, weil keine Relais notwendig sind. Zudem können Leiterplatten und Gehäuseflächen eingespart werden. Im Normalbetrieb, der dadurch gekennzeichnet ist, dass kein Aktivierungssignal 15 durch die Sensorschaltung 14 bereitgestellt ist, kann der Elektromotor 2 über den Vollbrückentreiber gesteuert werden. Bei Wassereintritt wird was Aktivierungssignal 15 durch die Sensorschaltung 14 bereitgestellt. Der Low-Side-N-Kanal-FET (T4), Welcher bei der Fensterheberabsenkung leitend ist, wird über das

Aktivierungssignal 15 auf leitend geschaltet. Ein Fensterheberhochlauf ist somit unmöglich. Zeitgleich werden alle anderen N-Kanal FETS T1 , T2, T3 der Vollbrücke über das Aktivierungssignal 15 auf sperrend geschaltet. Zeitgleich kann die

Steuereinheit 16 deaktiviert werden. Zeitgleich wird die Verbindung vom

Steueranschluss G5 des P-Kanal FETs T5 zum Betätigungselement 9, welcher den Fensterhebertieflauf signalisiert, durch ein Anlegen des Aktivierungssignals 15 an dem Aktivierungsanschluss A6 des Schaltungselements T6 auf leitend geschaltet. Durch die Auftrennung der Verbindung im Normalbetrieb kann der

Fensterheberschalter im Normalbetrieb durch einen angeschlossenen

Mikrocontroller oder die Steuereinheit 16 eingelesen werden. Nur bei Aktivierung des Betätigungselements 9, welches den Fensterhebertieflauf signalisiert, wird der P-Kanal-FET T5 auf leitend geschaltet und somit der Elektromotor 2 in die

Tieflaufrichtung zum Öffnen des Fensters 7 bestromt. Ein Widerstand RP muss so niederohmig dimensioniert sein, dass der Wasserwiderstand nicht ausreicht, um den P-Kanal-FET T5 zu aktivieren.

Fig. 2 zeigt eine Sensorschaltung 14. Die Sensorschaltung 14 kann ein siebtes Schalterelement T7 aufweisen, wobei ein Sourceanschluss S7 an dem

Versorgungspotential US anliegt und ein Drainanschluss D7 mit den

Aktivierungsanschlüssen A1 , A2, A3, A4, A6 der Schalterelemente T1 , T2, T3, T4, T6 verbunden ist. An einem Gateanschluss G7 kann ein Massepotential UM anliegen, das über einen Kondensator C und einen Widerstand R mit dem

Gateanschluss G7 verbunden sein kann. Es kann vorgesehen sein, dass das siebte Schalterelement T7 auf einen leitenden Zustand gestellt wird, wenn Wasser in das Fahrzeug 4 eindringt.

Fig. 3 zeigt eine Steuereinheit 16, die dazu eingerichtet ist, die Stellung der Schalterelemente T1 , T2, T3, T4 über eine Bereitstellung eines Steuersignals 8 an den jeweiligen Steueranschlüssen G1 , G2, G3 und G4 bereitzustellen. An einem Rücksetzanschluss (Reset) R16 der Steuereinheit 16 kann ein Schalterelement T 16 mit einem Aktivierungsanschluss A16 angeschlossen sein, welcher den

Rücksetzanschluss R16 mit dem Massepotential UM verbinden kann. Es kann vorgesehen sein, dass das Schalterelement T16 bei einer Bereitstellung des Aktivierungssignals 15 an dem Aktivierungsanschluss A16 auf leitend gestellt wird, sodass das Massepotential UM an dem Rücksetzanschluss R16 bereitgestellt wird. Die Steuereinheit 16 kann dazu eingerichtet sein, dass sie bei einem Anlegen des Massepotentials an dem Rücksetzanschluss R16 deaktiviert wird.

Fig. 4 zeigt eine Schalterstellung in einem Zustand der Schaltung 1 , in der kein Aktivierungssignal 15 an den Aktivierungsanschlüssen A1 , A2, A3, A4, A6 der Schalterelemente T1 , T2, T3, T4 und T6 anliegt. In diesem Zustand können die Schalterelemente T1 , T2, T3, T4 in Abhängigkeit dem anliegenden Steuersignal 8 offen oder geschlossen sein. Das Schalterelement T6 ist, wenn kein

Aktivierungssignal 15 anliegt, sperrend. Dadurch ist auch das Schalterelement T5 in diesem Fall ebenfalls sperrend. Bei einer Betätigung des Betätigungselements 9 kann somit das Schalterelement T5 nicht auf leitend geschaltet werden, wodurch keine Verbindung von dem Versorgungspotential US zu dem Massepotential UN über den Elektromotor 2 hergestellt werden kann. Fig. 5 zeigt die Stellung der Schalterelemente bei einem geschlossenen

Betätigungselement 9 und einem anliegenden Aktivierungssignal 15. Durch das anliegende Aktivierungssignal 15 sind die Schalterelemente T1 , T2, T3 auf sperrend geschaltet und die Schalterelemente T4 und T6 auf leitend. Somit ist es möglich, dass bei einem Schließen des Betätigungselements 9 das

Betätigungssignal 10 an dem Steueranschluss G5 des Schalterelements T5 bereitgestellt werden kann, wodurch das Schalterelement T5 einen leitenden Zustand annehmen kann. Dadurch, dass die Schalterelemente T4 und T5 auf leitend geschaltet sind, kann ein Strom von dem Versorgungspotential US zu dem Massepotential UM fließen, wobei der Elektromotor 2 derart bestromt wird, dass das Fenster 7 geöffnet wird.

Fig. 6 zeigt die Schaltzustände bei einer Bereitstellung eines Aktivierungssignals 15 und einem offenen Betätigungselement 9. Bei einer Bereitstellung des

Aktivierungssignals 15 sind die Schalterelemente T1 , T2 und T3 auf sperrend geschaltet, während die Schalterelemente T4 und T6 auf leitend gestellt sind. Wird das Betätigungselement 9 nicht betätigt und somit kein Betätigungssignal 10 an dem Steueranschluss G5 des Schalterelements T5 bereitgestellt, ist das

Schalterelement T5 sperrend.

Fig. 7 zeigt einen Verlauf eines Verfahrens. In einem ersten Schritt P1 kann durch die Sensorschaltung 14 der vorbestimmte Zustand erfasst werden, wodurch das Aktivierungssignal 15 bereitgestellt wird.

Durch die Bereitstellung des Aktivierungssignals 15 wird das Schalterelement T4 auf leitend geschaltet (P2).

Zeitgleich werden die Schalterelemente T1 , T2 und T3 auf sperrend geschaltet (P3).

Das Schalterelement T6 wird durch das Anliegen des Aktivierungssignals auf leitend gestellt, wodurch eine Verbindung zwischen erstem Eingangsanschluss 1 1 der Nebenschaltung 12 und dem Steueranschluss G5 des fünften Schalterelements T5 bereitgestellt wird (P4).

Die Steuereinheit 16 kann durch den Empfang des Aktivierungssignals 15 an ihrem Aktivierungsanschluss A6 deaktiviert werden (P5). In einem Schritt P6 kann das Betätigungselement 9 betätigt werden, wodurch dieses das Betätigungssignal 10 bereitstellt. Dadurch wird das Schalterelement T5 auf leitend gestellt, wodurch der Elektromotor 2 in eine Tieflaufrichtung bestromt wird und sich das Fenster 7 öffnet.

Bei der sogenannten Water-Immersion-Anforderung in Japan handelt es sich um die Erfordernis, dass ein elektrisch betriebener Fensterheber 3 im Fall eines Wassereinbruchs in das Fahrzeug 4 ein Öffnen des Fensters 7 ermöglicht und gleichzeitig ein Schließen des Fensters 7 unterbindet. Bisher ist der Anforderung nachgekommen, indem Schaltungen für Fensterheber 3 mit Relais als

Schalterelemente bereitgestellt wurden. Die Steuerung eines Fensterhebers 3 mittels Relais-basierter Schaltungen bietet nicht die Möglichkeit der

Geschwindigkeitsregelung des Elektromotors 2 während eines Öffnungs- oder Schließvorgangs des Fensters 7. Gemischte Lösungen, die sowohl Relais, als auch Halbleiterschalterelemente aufweisen, sind teuer als reine Relais-basierte

Schaltungen.

Die Idee der vorgestellten Schaltung 1 besteht in der Verwendung einer

Fensterhebevollbrückenschaltung, in welcher der Elektromotor 2 angeordnet ist. Diese Fensterhebevollbrückenschaltung kann über die Steuereinheit 16, welche ein sogenannter Gate-Treiber oder Vollbrückentreiberbaustein sein kann, gesteuert werden. Die Fensterhebevollbrückenschaltung kann N-Kanal-FETS als

Schalterelemente T1 , T2, T3, T4 aufweisen, deren Stellung durch die Steuereinheit 16 durch eine Bereitstellung der Steuersignale 8 an den Steueranschlüssen G1 , G2, G3, G4 festgelegt werden kann. Die Schaltung 1 kann die Nebenschaltung 12 aufweisen, durch welche ein p-Kanal-FET als Schalterelement T5 parallel zu dem vorhandenen Schalterelement T1 im High-Side-Pfad geschaltet sein kann. Der besagte N-Kanal-FET als Schalterelement T1 ist während eines Absenkens des Fensters 7 auf leitend geschaltet. Das als P-Kanal-FET bereitgestellte

Schalterelement T5 kann bei Wassereinbruch über das Betätigungselement 9, welches ein Fensterheberschalter sein kann, aktiviert und somit auf leitend geschaltet werden. Dabei wird das Gate, welches der Steueranschluss G5 des P-Kanal FETs ist, verhältnismäßig niederohmig über Widerstände gegen den Sourceanschluss des FETs terminiert. Diese niederohmige Terminierung verhindert das Aktivieren des Schalterelements T5 durch Wasser. Der P-Kanal-FET T5 wird nur aktiviert, wenn das absolut niederohmige Betätigungselement 9 aktiviert ist. Die Verbindung des Steueranschlusses G5 des P-Kanal FETs T5 zum

Betätigungselement 9 wird dabei nur freigegeben, wenn über die Sensorschaltung 14 der Wassereinbruch detektiert wurde. Des Weiteren wird über eine zusätzliche Schaltung verhindert, dass der Fensterheberhochlauf ausgelöst werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass der Low-side-N-Kanal FET T4, welcher beim

Fensterhebertieflauf aktiviert sein muss, durch die Sensorschaltung 14 aktiviert wird. Des Weiteren werden alle weiteren N-Kanal-FET-Gates T1 , T2, T3 über die Sensorschaltung 14 gegen des Massepotential UM gezogen und somit auf sperrend geschaltet. Die Steuereinheit 16 kann ebenfalls über die Sensorschaltung 14 deaktiviert werden. Anstelle des P-Kanal FETs kann auch ein PNP-Transistor als fünftes Schalterelement T5 verwendet werden.

Fig. 8 zeigt eine weitere Schaltung 1 zur Steuerung eines Elektromotors 2 eines Fensterhebers 3 eines Fahrzeugs 4. Die Schaltung 1 kann eine erweiterte

Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Schaltung 1 sein. Gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Schaltung 1 kann die in Fig. 8 gezeigte Schaltung 1 um einen

funktionalen Sicherheitsschaltkreis 17 (in der Kurzform auch als FuSi bezeichnet) erweitert sein. Der funktionale Sicherheitsschaltkreis 17 kann zwei

Schalterelemente T9 und T10 aufweisen, wobei es sich bei diesen um N-Kanal FETs handeln kann. Die zwei Schalterelemente T9 und T10 können jeweilige Massepotentiale UM mit Gateanschlüssen der Schalterelemente T3 und T4 verbinden und, wenn kein Wassereinbruch erfasst ist, auf leitend geschaltet sein, sodass die Schalterelemente T3 und T4 durch das verbundene Massepotential UM auf sperrend geschaltet sind. Im Betrieb ohne Wassereinbruch kann durch die beiden Schalterelemente T9 und T10 an den beiden Low Side N-Kanal FET Gateanschlüssen der Schalterelemente T3 und T4 der Vollbrücke die

Spannungsversorgung des Elektromotors 2 unterbrochen werden. Dies kann beispielsweise erfolgen, wenn ein vorbestimmtes Fehlersignal vorliegt. Im Fall eines Wassereinbruchs ist es jedoch notwendig, dass eine Unterbrechung

ausgeschlossen ist.

Dieser funktionale Sicherheitsschaltkreis 17 kann über das Schalterelement T8, wobei es sich um einen Transistor handeln kann, nach einer

Wassereinbruchserkennung durch die Sensorschaltung 14 mittels einer

Bereitstellung des Aktivierungssignals 15 an einem Aktivierungsanschluss A8 des Schalterelements T8 deaktiviert werden. Die Schaltung zum funktionalen

Sicherheitsschaltkreis 17 kann grundsätzlich auch anders umgesetzt werden. Wichtig für die Schaltung 1 ist, dass das Schalterelement T4 im Fall eines erfassten Wassereinbruchs nicht fälschlicherweise durch den funktionalen

Sicherheitsschaltkreis 17 auf sperrend geschaltet werden kann. Für den Fall, dass das Schalterelement T5 ein P-Kanal-FET mit einer

Schwellspannung (Gate Source Threshold) von 1 ,5 bis 2,5 V ist, müsste ein extrem niederohmiger Pull-up-Widerstand RP mit weniger als 10 Ohm verwendet werden, um ein unbeabsichtigtes Schalten des Schaltelements T5 auf leitend zu vermeiden. Niedrige Widerstandswerte des Pull-up-Widerstands RP würden zu extrem hohen Strömen über das Betätigungselement 9 führen. Dafür kann dieses nicht unbedingt ausgelegt sein.

Um dies zu vermeiden, kann eine Zener-Diode 18 und ein weiterer als Pull-up wirkender Widerstand R an das Gate des als P-Kanal-FET ausgebildete

Schalterelement T5 geschaltet werden. Wichtig ist in diesem Fall, dass die

Schaltung 1 und insbesondere das Gate des P-Kanal-FETs G5 und die

Zener-Diode 18 wasserdicht lackiert sind.

Auch ohne die Erweiterung durch die Zener-Diode 18 kann eine wasserdichte Lackierung der gesamten Schaltung 1 hilfreich sein. Damit können die

NPN-Transistoren zur Deaktivierung der N-Kanal-FETs und G2, G1 , G3, am funktionalen Sicherheitsschaltkreis 17 und am Rücksetzanschluss R16 der

Steuereinheit 16 (Full Bridge Driver) kleiner dimensioniert werden, weil in diesem Fall die NPN-Transistoren nicht mehr mit Strom, welcher von der

Versorgungsspannung US, US2 über eingebrochenes Wasser fließen kann, belastet werden.

Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine halbleiterbasierte Schaltung zur Erfüllung der Wassereinbruchsanforderung bereitgestellt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Schaltung

2 Elektromotor

3 Fensterheber

4 Fahrzeug

5 Erster Pol

6 Zweiter Pol

7 Fenster

8 Steuersignal

9 Betätigungselement

10 Betätigungssignal

1 1 Erster Eingangsanschluss

12 Nebenschaltung

13 Zweiter Eingangsanschluss

14 Sensorschaltung

15 Aktivierungssignal

16 Steuereinheit

17 Funktionaler Sicherheitsschaltkreis

18 Zener-Diode

P1 -P6 Verfahrensschritte

T1 -T10 Schalterelemente

T16 Schalterelement der Steuereinheit

G1 -G10 Steueranschlüsse

A1 -A8 Aktivierungsanschlüsse der Schalterelemente

A16 Aktivierungsanschluss der Steuereinheit

R16 Rücksetzanschluss der Steuereinheit

US Versorgungspotential

US2 Zweites Versorgungspotential

UM Massepotential

C Kondensator

R Widerstand

RP Widerstand