專利名稱：用于檢測開關(guān)裝置的開關(guān)狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測包括至少一個開關(guān)元件的開關(guān)裝置的開關(guān)狀態(tài)的方法， 其中，開關(guān)元件各自的開關(guān)狀態(tài)通過開關(guān)元件的物理測量量的值來表征，該物理測量量通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入端輸送給微處理器用于評估。
背景技術(shù)：
這種電路裝置例如使用在汽車中，以便控制不同的車輛功能。這樣例如通常將包括多個單個開關(guān)的開關(guān)裝置集成在所謂的用于汽車的轉(zhuǎn)向柱模塊中。單個開關(guān)在此例如設(shè)置用于控制車輛的擋風(fēng)玻璃刮水和清洗系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向燈和遠光切換裝置。
具體實施方式
在唯一的圖中示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法所設(shè)置的開關(guān)裝置的等效電路圖，其中，該等效電路圖是包括多個開關(guān)元件的用于汽車的轉(zhuǎn)向柱模塊，如前面所說明的那樣。在該轉(zhuǎn)向柱模塊中，開關(guān)元件配屬于上述的汽車功能。開關(guān)元件SEl、SE2中的每一個 (在此示例性地僅示出了兩個開關(guān)元件，其中，實際實施自然可以具有更多)在此包括測量電阻Ml、M2，該測量電阻用其一個接頭與地電勢Gnd連接。測量電阻Ml、M2的另一個接頭在每個開關(guān)狀態(tài)中都通過分別配屬于該開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)電阻S11、S12、S13 ;S21、S21、S23、 S24與恒定的供電電壓Vcc連接。分別在開關(guān)元件SE1、SE2中存在的開關(guān)電阻Sll、S12、 S13 ;S21、S22、S23、S24的數(shù)目取決于利用各自的開關(guān)元件SEl或SE2要實現(xiàn)的開關(guān)狀態(tài)的數(shù)目，在本示例中也就是說針對SEl的3個開關(guān)狀態(tài)和針對SE2的4個開關(guān)狀態(tài))。在此， 在測量電阻Ml、M2上下降的測量電壓Um、Um2通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入端A/Dl、A/D2輸送給微處理器μ Co
開關(guān)裝置的配屬于不同功能的開關(guān)元件SE1、SE2的電阻支路，如在附圖
中可看到的那樣，彼此并聯(lián)連接，并且用其與分別所選的開關(guān)狀態(tài)相對應(yīng)的開關(guān)電阻(在所示的示例中為S11、S23)通過共同的電導(dǎo)線與供電電壓Vcc連接。
由已知的測量電阻Μ1、Μ2的標稱量、配屬于各自的開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)電阻S11、S12、 S13 ;S21、S22、S23、S24的標稱量以及鄰接的供電電壓Vcc的標稱量(該供電電壓在本示例中在測量技術(shù)上也通過微處理器μ C的A/D轉(zhuǎn)換器輸入端A/D3檢測其實際值Uv。。)得到用于分別配屬于開關(guān)元件SE1、SE2的不同開關(guān)狀態(tài)的、在測量電阻Ml、M2上的壓降，也就是說，測量電壓UpUm2的預(yù)給定的固定的額定值。
然而由于所使用的部件的公差以及導(dǎo)線電阻或者轉(zhuǎn)接或插接連接的接觸電阻得到實際起作用的電阻與按設(shè)計的標稱值的偏差。該情況影響整個開關(guān)裝置，并且由此會部分地引起實際檢測到的測量電壓值UmpUm2與預(yù)給定的固定額定值的明顯偏差。
當(dāng)在此情況下出現(xiàn)的偏差達到在分別配屬于不同開關(guān)狀態(tài)的測量電壓Um、Um2之間的差的量級時，會導(dǎo)致錯誤的開關(guān)狀態(tài)信息并且由此會導(dǎo)致利用開關(guān)裝置驅(qū)動的車輛裝置的故障。因此，原則上值得期待的是，提供用于驗證由檢測到的測量電壓UM1、Um2推導(dǎo)出的開關(guān)狀態(tài)檢測的可能性，以便在開關(guān)狀態(tài)信息斷定為可能有錯誤情況下至少阻止與此相聯(lián)系的并且至少可能不期望的車輛功能的觸發(fā)。此外，值得期待的是，甚至盡可能修正有錯誤的開關(guān)狀態(tài)信息并且觸發(fā)實際計劃的功能。
根據(jù)本發(fā)明的用于檢測包括至少一個開關(guān)元件的開關(guān)裝置的開關(guān)狀態(tài)的方法提供了如下這樣的開關(guān)狀態(tài)檢測的驗證，其中，開關(guān)元件各自的開關(guān)狀態(tài)通過開關(guān)元件的物理測量量的值來表征，該物理測量量通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入端輸送給微處理器用于評估，這種驗證具有在專利權(quán)利要求I中所說明的方法步驟。
在該專利權(quán)利要求中所述的物理測量量是例如電壓值或電流強度值，其中，確定測量量的構(gòu)件的標稱值是電阻值、電容值或電感值，而開關(guān)裝置的輸入量是供電電壓值或輸入電流強度值。物理比較量涉及例如上述值之一，其可以作為由其他(測量)值推導(dǎo)值來計算、作為標稱值來預(yù)給定或作為實際值通過當(dāng)前測量來檢測。
優(yōu)選地，在將存在的開關(guān)狀態(tài)檢測判定為有錯誤的情況下，阻止與此相聯(lián)系的車輛功能的觸發(fā)。
關(guān)于開關(guān)裝置的根據(jù)附圖所實施的形式，該開關(guān)裝置包括至少兩個開關(guān)元件SE1、 SE2，該開關(guān)元件又分別包括具有測量電阻Ml、M2和至少兩個開關(guān)電阻S11、S12、S13 ;S21、522、S23、S24的電阻支路，其中，測量電阻Ml、M2的其中一個接頭與地電勢Gnd連接，而另一個接頭在每個開關(guān)狀態(tài)中通過分別配屬于開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)電阻Sll、S12、S13 ;S21、S22、523、S24與恒定的供電電壓Vcc連接，其中，電阻支路彼此并聯(lián)連接，并且通過共同的電導(dǎo)線一側(cè)與地電勢Gnd連接而另一側(cè)與供電電壓Vcc連接，以及其中，在測量電阻M1、M2上下降的測量電壓UM1、UM2通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入端A/D1、A/D2輸送給微處理器μ C用于評估,根據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置在如下實施形式中，該實施形式以如下方法步驟的順序為特征
-檢測在配屬于不同功能的開關(guān)元件SE1、SE2的電阻支路中的測量電壓Us^Um2
-通過將檢測到的測量電壓UM1、UM2的實際值與針對不同開關(guān)狀態(tài)預(yù)給定的固定的額定值進行比較，來識別各自的開關(guān)狀態(tài)
-由檢測到的測量電壓UmiWm2和測量電阻M1、M2的標稱值來計算在各自的電阻支路中流動的支路電流II、12
I1=M1*Um1 ;I2=M2*UM2
-將在各自的電阻支路中流動的支路電流II、12加和，得到通過所有并聯(lián)電阻之路共同流動的總電流I ges :
Iges=Il+I2
-由測量電阻Ml、M2的標稱值和在識別出的開關(guān)狀態(tài)中起作用的開關(guān)電阻(在所示的示例中為Sll、S23)來計算在地電勢Gnd與供電電壓Vcc之間通過所有電阻支路的并聯(lián)電路形成的總電阻Rges
R1=M1+S11 ；R2=M2+S23 ；Rges=Rl*R2/(R1+R2)
-由計算出的總電流Iges和總電阻Rges的值來計算在所有電阻支路的并聯(lián)電路上的總壓降Uges
Uges=Iges^Rges
-求在計算出的總壓降Uges與鄰接的供電電壓的預(yù)給定的值Vcc或測量出的值 Uvcx之間的電壓差值Ulliff :
Umff=Uvcc-Uges
-將電壓差值Ulliff與差-閾值UDiff_s進行比較并且在當(dāng)前的電壓差值Ulliff超過差-閾值UDiff_s的情況下判定當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài)檢測有錯誤
UDiff-UDiff_s〈=0 —正常；UDiff-UDiff_s>0 — “錯誤”
這個根據(jù)本發(fā)明的方法的簡單的方案以確定錯誤為目標，這種錯誤尤其會在所有電阻支路均同樣涉及的共同的饋線中出現(xiàn)。這種僅在電阻支路中的單個電阻支路中出現(xiàn)的錯誤可以利用根據(jù)本發(fā)明的改進方案來檢測，該改進方案也能夠?qū)崿F(xiàn)這種錯誤的補償，從而得到開關(guān)裝置的改善的可支配性。
根據(jù)本發(fā)明的方法的這個改進方案的方法步驟直到第三步與前面所說明的比較簡單的方案相同，從而這兩種方法可以完全并行地運行。它們又參照開關(guān)裝置的根據(jù)附圖所實施的形式進行說明。
-檢測在配屬于不同功能的開關(guān)元件SE1、SE2的電阻支路中的測量電壓UmiJm2
-通過將檢測到的測量電壓UM1、UM2的實際值與針對不同開關(guān)狀態(tài)的預(yù)給定的固定的額定值進行比較來識別各自的開關(guān)狀態(tài)
-由檢測到的測量值UmiWm2和測量電阻M1、M2的標稱值來計算在各電阻支路中流動的電流II、12
I1=M1*Um1 ；I2=M2*UM2
-由在電阻支路中流動的支路電流和在識別出的電路狀態(tài)中起作用的開關(guān)電阻 (在所示的示例中為S11、S23)的測量電阻的各自的標稱值來計算在各自的電阻支路上下降的支路壓降
U1=I1*(M1+S11) ;U2=I2*(M2+S23)
-求在計算出的支路壓降的最大支路壓降Umax與鄰接的供電電壓的預(yù)給定的值 Vcc或測量出的值Uvcc之間的電壓差值Ulliff
UDiff=UVcc-Umax (Umax=Ul、U2 中的最大值)
-將電壓差值Ulliff與差-閾值UDiff_s進行比較并且在當(dāng)前的電壓差值Ulliff超過差-閾值UDiff_s的情況下判定當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài)檢測有錯誤
UDiff-UDiff_s〈=0 —正常；UDiff-UDiff_s>0 — “錯誤”
相對于鄰接的供電電壓Uv。。的電壓差值Ulliff總是利用計算出的支路壓降U1、U2中的最大支路壓降來形成，因為其通過電阻支路的并聯(lián)電路確定所有支路的電壓水平。在其他支路中的較小的壓降因此必須由該支路內(nèi)部的干擾電阻引起。在只有單個電阻支路的反常情況下，最后說明的方法與前面所說明的、比較簡單的方法相同。
為了補償干擾并且由此為了校正可能的測量錯誤，在該方法的具有優(yōu)點的改進方案中，在最后說明的方法步驟的順序的倒數(shù)第二步中測定的支路壓降Ul、U2上調(diào)到根據(jù)設(shè)計的供電電壓Vcc或測量出的供電電壓Uv。。。此外，針對每個電阻支路計算縮放因數(shù)SF1、 SF2，其通過鄰接的供電電壓的預(yù)給定的Vcc或測量出的值Uv。。與各自的支路壓降U1、U2的商形成
SFl=UVcc/Ul ；SF2=UVcc/U2
在各自的支路中檢測到的測量電壓UM1、Um2在接下來的步驟中與測定的縮放因數(shù) SF1、SF2相乘并且所得到的結(jié)果如之前那樣與針對不同的開關(guān)狀態(tài)的預(yù)給定的固定的額定值進行比較
UMlskal=SFl*UM1 ；VKskal=SF2^m
如下是可行的，S卩，通過縮放補償錯誤影響，該錯誤影響引起檢測到的測量電壓 UpUm2與按設(shè)計所期望的值的偏差，從而使得借助經(jīng)縮放的測量電壓UMlskal、UM2skal能夠?qū)崿F(xiàn)實際開關(guān)狀態(tài)的更可靠的識別。
通過在開關(guān)狀態(tài)檢測期間連續(xù)地應(yīng)用所說明的方法，有效地監(jiān)控可能的干擾影響是可行的?？勺杂上薅ǖ牟?閾值UDiff_s也可以僅用于以信號通知錯誤情況，而不介入功倉泛。
緩慢的或多級恒定的電阻改變基于根據(jù)本發(fā)明的方法可以很好地得到補償。由此，提供用于跳躍式的電阻改變的整個狀態(tài)識別窗。這明顯提高了可支配性。
權(quán)利要求
1.ー種用于檢測包括至少ー個開關(guān)元件(SE1，SE2)的開關(guān)裝置的開關(guān)狀態(tài)的方法，其中，所述開關(guān)元件(SE1, SE2)的各自的開關(guān)狀態(tài)通過所述開關(guān)元件的物理測量量(UM1, Um2 )的值來表征，所述物理測量量通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入端(A/D)輸送給微處理器(μ C)用于評估，所述方法包括如下方法步驟 -通過將檢測到的物理測量量(UM1，UM2)的實際值與針對不同開關(guān)狀態(tài)預(yù)給定的固定的額定值進行比較，識別開關(guān)狀態(tài)； -通過在使用所述檢測到的物理測量量(UM1，Um2)的實際值的情況下，借助開關(guān)裝置的基于確定所述測量量(UM1，Um2)的構(gòu)件(Ml，M2，Sll, S12，S13，S21，S22，S23，S24)的標稱值和開關(guān)裝置的輸入量(Uv。。)的物理模型，計算針對識別出的開關(guān)狀態(tài)的物理比較量(U㈣)的推導(dǎo)值； -求在所述物理比較量(Uges)的推導(dǎo)值與所述物理比較量的預(yù)給定的標稱值(Vcc)或當(dāng)前檢測到的實際值(uv。。)之間的差值(Ulliff)； -將所述差值(uDiff)與差-閾值(uMff_s)進行比較,并且在當(dāng)前的差值(uDiff)超過所述差-閾值(uDiff_s)的情況下判定當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài)檢測有錯誤。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在將當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài)檢測判定為有錯誤的情況下，阻止與此相聯(lián)系的車輛功能的觸發(fā)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)裝置的所述至少一個開關(guān)元件(SE I，SE2 )由測量電阻(Ml，M2 )形成，該測量電阻在一側(cè)與地電勢(Gnd )連接，在另ー側(cè)在每個開關(guān)狀態(tài)中能夠通過配屬于該開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)電阻(Sll，S12，S13 ；S21, S22，S23，S24)與恒定的供電電壓(Vcc)連接；并且所述物理測量量是在相應(yīng)開關(guān)狀態(tài)中在所述測量電阻上下降的測量電壓(UM1，Um2)。
4.ー種用于檢測包括至少兩個開關(guān)元件(SE1，SE2)的開關(guān)裝置的開關(guān)狀態(tài)的方法，所述開關(guān)元件(SE1，SE2)分別包括具有測量電阻(Ml，M2)和至少兩個開關(guān)電阻(Sll，S12，S13 ；S21, S22，S23，S24)的電阻支路，其中，所述測量電阻(Ml，M2)的一個接頭與地電勢(Gnd)連接而另ー個接頭在每個開關(guān)狀態(tài)中通過分別配屬于這種開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)電阻(S11，S12，S13 ;S21，S22，S23，S24)與恒定的供電電壓(Vcc)連接，其中，所述電阻支路彼此并聯(lián)連接，并且通過共同的電導(dǎo)線在ー側(cè)與所述地電勢(Gnd)連接而在另ー側(cè)與所述供電電壓(Vcc)連接，以及其中，在所述測量電阻(Ml，M2)上下降的測量電壓(UM1，UM2)通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入端(A/D1，A/D2)輸送給微處理器(μ C)用于評估，所述方法包括如下方法步驟 -檢測在配屬于不同功能的開關(guān)元件(SE1，SE2)的電阻支路中的測量電壓(UmpUm2); -通過將檢測到的測量電壓(UM1，UM2)的實際值與針對不同開關(guān)狀態(tài)預(yù)給定的固定的額定值進行比較，識別各自的開關(guān)狀態(tài)； -由檢測到的測量電壓(UM1，Um2)和測量電阻(Ml，M2)的標稱值，計算在各電阻支路中流動的支路電流(II、12)； -將在各電阻支路中流動的支路電流(II，12)加和，得到通過所有并聯(lián)的電阻支路共同流動的總電流(I ges ); -由測量電阻(Ml，M2)的標稱值與在識別出的開關(guān)狀態(tài)中起作用的開關(guān)電阻(S11，S12，S13 ；S21, S22，S23，S24)，計算在地電勢(Gnd)與供電電壓(Vcc)之間通過所有電阻支路的并聯(lián)電路形成的總電阻(Rges)；-由計算出的總電流(Iges)和總電阻(Rges)的值，計算在所有電阻支路的并聯(lián)電路上的總壓降(Uges)； -求在計算出的總電壓降(Uges)與鄰接的供電電壓的預(yù)給定的值或測量出的值(Vcc，Uv。。)之間的電壓差值(Ulliff)； -將所述電壓差值(Ulliff)與差-閾值(UDiff_s)進行比較，并且在當(dāng)前的電壓差值(Ulliff)超過所述差-閾值(UDiff_s)的情況下判定當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài)檢測有錯誤。
5.ー種用于檢測包括至少兩個開關(guān)元件(SE1，SE2)的開關(guān)裝置的開關(guān)狀態(tài)的方法，所述開關(guān)元件(SE1，SE2)分別包括具有測量電阻(Ml，M2)和至少兩個開關(guān)電阻(Sll，S12，S13 ；S21, S22，S23，S24)的電阻支路，其中，所述測量電阻(Ml，M2)的一個接頭與地電勢(Gnd)連接而另ー個接頭在每個開關(guān)狀態(tài)中通過分別配屬于這種開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)電阻(S11，S12，S13 ;S21，S22，S23，S24)與恒定的供電電壓(Vcc)連接，其中，所述電阻支路彼此并聯(lián)連接，并且通過共同的電導(dǎo)線在ー側(cè)與所述地電勢(Gnd)連接而在另ー側(cè)與所述供電電壓(Vcc)連接，以及其中，在所述測量電阻(Ml，M2)上下降的測量電壓(UM1，UM2)通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入端(A/D1，A/D2)輸送給微處理器(μ C)用于評估，所述方法包括如下方法步驟 -檢測在配屬于不同功能的開關(guān)元件(SE1，SE2)的電阻支路中的測量電壓(UmpUm2); -通過將檢測到的測量電壓(UM1，UM2)的實際值與針對不同開關(guān)狀態(tài)的預(yù)給定的固定的額定值進行比較，識別各自的開關(guān)狀態(tài)； -由檢測到的測量電壓(UM1，Um2)和測量電阻(Ml，M2)的標稱值，計算在各電阻支路中流動的支路電流(II，12)； -由在電阻支路中流動的支路電流(II，12)和在識別出的電路狀態(tài)中起作用的開關(guān)電阻(S11，S12，S13 ;S21，S22，S23，S24)的測量電阻(M1，M2)的各自的標稱值，計算在該電阻支路上下降的支路壓降(U1，U2)； -求在計算出的支路壓降中的最大支路壓降(Umax)與鄰接的供電電壓的預(yù)給定的值或測量出的值(Vcc，Uvcc)之間的電壓差值(Ulliff)； -將所述電壓差值(Ulliff)與差-閾值(UDiff_s)進行比較，并且在當(dāng)前的電壓差值(Ulliff)超過所述差-閾值(UDiff_s)的情況下判定當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài)檢測有錯誤。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在判定當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài)檢測有錯誤的情況下執(zhí)行如下后續(xù)方法步驟 -通過所述鄰接的供電電壓的預(yù)給定或測量出的值(Vcc，Uv。。)與各支路壓降(Ul，U2)的商，分別計算針對每個電路支路的縮放因數(shù)(SF1，SF2)； -通過所述檢測到的測量電壓(UM1，Um2)與針對各電阻支路計算出的縮放因數(shù)(SF1，SF2)的積，計算經(jīng)縮放的測量電壓值(UMlskal，UM2skal)； -通過將所述經(jīng)縮放的測量電壓值(UMlskal，Uil2skal)與所述針對不同開關(guān)狀態(tài)的預(yù)給定的固定的額定值進行比較，重新識別各開關(guān)狀態(tài)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述方法步驟總是重復(fù)地以連續(xù)運行的循環(huán)進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測包括至少一個開關(guān)元件(SE1，SE2)的開關(guān)裝置的開關(guān)狀態(tài)的方法，其中，開關(guān)元件各自的開關(guān)狀態(tài)通過開關(guān)元件的物理測量量(UM1，UM2)的值來表征，該物理測量量通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入端(A/D)輸送給微處理器(μC)用于評估，該方法包括如下步驟通過將檢測到的物理測量量的實際值與針對不同開關(guān)狀態(tài)的預(yù)給定的固定的額定值進行比較來識別各自的開關(guān)狀態(tài)；使用檢測到的物理測量量的實際值，借助開關(guān)裝置的基于確定測量量的構(gòu)件(M1，M2，S11-S24)的標稱值和開關(guān)裝置的輸入量的物理模型，計算針對識別出的開關(guān)狀態(tài)的物理比較量的推導(dǎo)值；求在物理比較量(Uges)的推導(dǎo)值與預(yù)給定的物理比較量的標稱值或當(dāng)前檢測到的實際值(UVcc)之間的差值(UDiff)；將差值與差-閾值進行比較；以及在當(dāng)前的差值超過差-閾值(UDiff-S)的情況下判定當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài)檢測有錯誤。
文檔編號H01H9/16GK102985794SQ201180034299
公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者馬丁·瓦格納, 賴納·比爾曼, 維爾納·托爾曼, 斯文·科博, 邁諾爾夫·卡托爾 申請人:利奧波德·科世達責(zé)任有限股份公司