DE20210025U1

DE20210025U1 - Flachleiter

Info

Publication number: DE20210025U1
Application number: DE20210025U
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2012-06-26
Also published as: DE10324919A1

Description

Brose Fahrzeugteile GmbH & Co.
Kommanditgesellschaft, Coburg
Ketschendorfer Straße 38 - 50

D-96450 Coburg

BRO1094-EM 031/01

Flachleiter Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flachleiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Flachleiter, insbesondere flexible, strukturierte Leiterplatten (flexible printed circuit FPC), Folienkabel bzw. Folienkabelsätze (flat flexible cable - FFC; extrudierte laminierte Leiter) weisen mehrere, üblicherweise parallel zueinander angeordnete Leiterbahnen aus Kupfer auf, die auf einem flexiblen Trägerelement oder isoliert zwischen einer Deck- oder Basisfolie angeordnet und an ihren Enden mit Kontaktelementen und mit Gegenkontakten elektronischer Baugruppen verbindbar oder mit Funktionseinheiten verbunden sind. Derartige Flachleiter werden insbesondere in elektronischen Geräten und wegen ihrer leichten Verlegung, höheren Integrierbarkeit, wegen ihres geringeren Gewichts und der Beanspruchung eines geringeren Bauraums verstärkt auch in Kraftfahrzeugen eingesetzt.

BRO1094-EM 031/01 Seite2 :

2 :

Durch den konstruktiven Aufbau, insbesondere wegen der geringen Materialdicken der dünnen Kupfer-Leiterbahnen, und wegen der Flexibilität der Leiterplatten bzw. Folienkabelsätze besteht jedoch die Gefahr eines Leitungsbruchs insbesondere bei starker oder länger andauender mechanischer Belastung, insbesondere wechselnder mechanischer Beanspruchung auf Biegung und Knickung. Ein solcher Leitungsbruch würde dann zu einem Ausfall bzw. zur Funktionsunfähigkeit von Bauteilen führen, was insbesondere bei sicherheitsrelevanten Bauteilen in einem Kraftfahrzeug zu einem erhöhten Nutzerrisiko führen würde.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabenstellung zugrunde, einen Flachleiter zu schaffen, der eine Beeinträchtigung seiner Übertragungseigenschaften frühzeitig, d. h. eine ausreichende Zeitspanne vor einer Funktionsbeeinträchtigung erkennen lässt, sowie eine Vorrichtung zur Überwachung eines derartigen Flachleiters anzugeben, die eine drohende Funktionsbeeinträchtigung des Flachleiters frühzeitig zur Anzeige bringt, bzw. Ersatzmaßnahmen auslöst.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 14 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, eine Beeinträchtigung der Übertragungseigenschaften eines Flachleiters frühzeitig, d. h. eine ausreichende Zeitspanne vor einer Funktionsbeeinträchtigung des Flachleiters, zu erkennen und insbesondere eine drohende Leitungsunterbrechung zu erfassen und über eine optische und/oder akustische Anzeige oder eine Notbetriebsumschaltung den Flachleiter auszutauschen bzw. zu ersetzen und eine erhöhte mechanische und/oder elektrische Belastung einer oder mehrerer Leiterbahnen des Flachleiters zu erkennen und zu beseitigen und damit einem Ausfall der Leitungsverbindung und einer Funktionsunfähigkeit vorzubeugen.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Überlegung zugrunde, dass eine mechanisch und/oder elektrisch schwächer ausgelegte Diagnoseleitung, die denselben mechanischen und elektrischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, für die Leiterbahn bzw. die Leiterbahnen des Flachleiters aufgrund einer zu starken oder andauernden Belastung früher als die Leiterbahn(en) beschädigt oder zerstört und damit ihre elektrische

BRO1094- EM 031/01 SeiteS

Leitfähigkeit beeinträchtigt oder unterbrochen wird, so dass ein rechtzeitiger Austausch des Flachleiters oder eine Beseitigung einer Störung wie beispielsweise eines Kurzschlusses nach einer diagnostizierten Funktionsbeeinträchtigung erfolgen kann.

Die elektrisch und/oder mechanisch schwächere Auslegung der Diagnoseleitung bezieht sich dabei nicht bzw. nicht nur auf deren Querschnitt, da eine Leitung mit geringerem Querschnitt beispielsweise einer Biegebeanspruchung besser Stand halten kann als eine Leitung größeren Querschnitts, sondern auch sämtliche Eigenschaften, die bei der zu erwartenden elektrischen und mechanischen Beanspruchung zu einem frühzeitigen Verschleiß und damit zu einer frühzeitigen Beeinträchtigung der Diagnoseleitung und als Folge davon der Funktion des Flachleiters führen.

Die Diagnoseleitung kann über die gesamte Länge des Flachleiters verlaufend angeordnet werden, sollte sich aber zumindest über die Knick- und/oder Biegebereiche bzw. die auf Knickung und/oder Biegung gefährdeten Bereiche des Flachleiters erstrecken.

Vorzugsweise ist die Diagnoseleitung im Wesentlichen parallel zu der mindestens einen Leiterbahn des Flachleiters mit einer Leitungsebene oder in mindestens einer Leitungsebene eines mehrschichtigen Flachleiters angeordnet und damit denselben mechanischen Beanspruchungen wie die Leiterbahn oder Leiterbahnen insbesondere auf Knickung und/oder Biegung ausgesetzt.

Die erfindungsgemäße Lösung lässt mehrere Varianten bei der elektrischen und mechanischen Ausgestaltung sowie der Anordnung der Diagnoseleitung auf dem Flachleiter zu. In einer ersten Variante ist die Diagnoseleitung niederohmig ausgebildet und zweigt einerseits von einer Bezugs-Leiterbahn, insbesondere in der Nähe des einen Kontaktelementes ab und ist mit einem Diagnosekontakt am anderen Kontaktelement verbunden. Damit kann bei einer Leitungsunterbrechung der Diagnoseleitung auf einen bevorstehenden Leitungsbruch der Leiterbahn geschlossen werden und ein Austausch bzw. eine Reparatur des Flachleiters veranlasst werden.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Diagnoseleitung hochohmig ausgebildet und über mehrere über die Länge der Leiterbahn zueinander beabstandete Abgriffe mit

BRO1094-EM 031/01 Seite}* :

der Bezugs-Leiterbahn und mit einem Diagnosekontakt an einem der beiden Kontaktelemente oder Funktionseinheiten verbunden.

In dieser Ausführungsform ist über eine geeignete Diagnoseeinrichtung eine Ortsbestimmung der Leitungsunterbrechung der Diagnoseleitung möglich und damit eine gezielte Fehlerbehebung.

Eine derartige Diagnoseleitung kann auch zur Überwachung mehrerer voneinander getrennter Leiterbahnen eines Flachleiters dienen, indem sie über Abgriffe mit den einzelnen Leiterbahnen verbunden ist und die Diagnoseeinrichtung aus der Lokalisierung des unterbrochenen, gestörten oder gefährdeten Abschnitts der Diagnoseleitung die gefährdete Leiterbahn bzw. die gefährdeten Leiterbahnen ortet.

Besteht der Flachleiter aus mehreren, im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Leiterbahnen, so ist es für die frühzeitige Erkennung eines drohenden Leitungsbruches einer der parallelen Leiterbahnen ausreichend, wenn die Diagnoseleitung über einen Abgriff mit einer Bezugs-Leiterbahn vorzugsweise in der Nähe des einen Kontaktelementes (Funktionseinheit) und mit einem Diagnosekontakt des anderen Kontaktelementes oder der Funktionseinheit verbunden ist.
20

Bei einer entsprechenden Konfiguration des Flachleiters, bei der mindestens eine Leiterbahn gegenüber den anderen Leiterbahnen elektrisch und/oder mechanisch schwächer ausgebildet ist oder zumindest abschnittsweise einen die Funktion einer &ldquor;Sollbruchstelle" ausübenden geringeren Querschnitt aufweist, kann diese als Diagnoseleitung verwendet und auf eine Funktionseinschränkung, insbesondere eine Leitungsunterbrechung, überwacht werden.

Durch eine mäanderförmige Struktur der Diagnoseleitung, die mäanderförmig über einen Teil der Breite oder die gesamte Breite der flexiblen Leiterplatte zwischen den Leiterbahnen verlegt ist, kann die Überwachung über einen Teil oder die gesamte Breite der flexiblen Leiterplatte auf einen Leitungsbruch der Leiterbahnen erstreckt werden, wobei die mäanderförmig, niederohmig ausgebildete Diagnoseleitung im Bereich der Kontaktelemente hinter der Kontaktierungsstelle zwischen dem Steckerkontakt und der

BRO1094-EM 031/01 Seite $";

• ·

Leiterbahn ohne einen elektrischen Kontakt zum Steckerkontakt oder der Leiterbahn vorbeigeführt wird.

Auch in dieser Ausführungsform ist die mäanderförmige Diagnoseleitung mit einem Abgriff an einer Bezugs-Leiterbahn, vorzugsweise einer im Randbereich des Flachleiters angeordneten Leiterbahn in der Nähe des einen Kontaktelementes oder der Funktionseinheit verbunden und führt zu einem Diagnosekontakt im anderen Kontaktelement oder der mit dem Flachleiter verbundenen Funktionseinheit.

Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Leiterbahnen die Diagnoseleitung schleifenförmig auf dem Flachleiter verlegt ist und zu zwei in dem einen Kontaktelement oder der Funktionseinheit angeordneten Diagnosekontakten führt, während im anderen Kontaktelement oder der anderen Funktionseinheit eine Schleifenbrücke oder dergleichen vorgesehen ist.

Eine Vorrichtung zur Überwachung von Leiterbahnen eines Flachleiters, insbesondere von flexiblen Leiterplatten, Folienkabeln bzw. Folienkabelsätzen, auf eine mechanische und/oder elektrische Funktionseinschränkung mindestens einer auf dem Flachleiter angeordneten Leiterbahn besteht aus einer Diagnoseeinrichtung zur Überprüfung der elektrischen Leitfähigkeit der mindestens einen auf dem Flachleiter verlegten Diagnoseleitung kontinuierlich oder in vorgegebenen Intervallen.

Die Diagnoseleitung ist zu diesem Zweck einerseits mit einer Spannungsquelle oder einer potentialführenden Bezugs-Leiterbahn und andererseits mit einem Diagnosekontakt verbunden.

Die Auswertung des von der Diagnoseleitung abgegebenen Diagnosesignals kann je nach Art der verwendeten elektronischen Bauteile und Schaltungen analog oder digital durchgeführt werden und insbesondere ein in den Schaltungen, die mit dem Flachleiter verbundenen sind, vorhandener Mikrocontroller als Diagnoseeinrichtung eingesetzt werden.

BRO1094-em031/01 Sitß": ·"*': " '

So kann beispielsweise eine hochohmige Diagnoseleitung an einen ersten Eingang und die potentialführende Bezugs-Leiterbahn an einen zweiten Eingang eines Differenzverstärkers angeschlossen werden, dessen Ausgang mit einem Analogeingang der Diagnoseeinrichtung verbunden ist.
5

Im Fall einer niederohmigen Diagnoseleitung kann diese mit einem ersten Analogeingang der Diagnoseeinrichtung und die potentialführende Bezugs-Leiterbahn mit einem zweiten Analogeingang der Diagnoseeinrichtung für einen

Spannungsvergleich in der Diagnoseeinrichtung verbunden werden.

Die niederohmige Diagnoseleitung kann auch mit einem Digitaleingang der Diagnoseeinrichtung verbunden werden. Über eine Einspeisung und Abfrage von codierten Signalen kann jedwede Funktionsbeeinträchtigung der Diagnoseleitung erfasst und weiterverarbeitet werden.

Eine Überwachung einer insbesondere schleifenförmig verlegten Diagnoseleitung kann digital in der Weise erfolgen, dass das eine Ende der Diagnoseleitung mit einem Digitaleingang der Diagnoseeinrichtung und das andere Ende der schleifenförmig verlegten Diagnoseleitung mit einem Digitalausgang der Diagnoseeinrichtung verbunden

Die Diagnoseleitung kann mit einem von der Diagnoseeinrichtung abgegebenen Prüfsignal beaufschlagt und mit einem Diagnosekontakt der Diagnoseeinrichtung verbunden werden.

Weiterhin kann die Diagnoseleitung an einen ersten Eingang und die potentialführende Bezugs-Leiterbahn an einen zweiten Eingang eines Differenzverstärkers angeschlossen werden, dessen Ausgang mit einem Analogeingang der Diagnoseeinrichtung verbunden ist.

Vorzugsweise ist die Diagnoseleitung einerseits mit einem Spannungspegel oder einem Prüfsignal beaufschlagt und mit einem ersten Spannungsversorgungs- oder Datenübertragungsanschluss und andererseits mit einer den Spannungspegel oder das Prüfsignal von der Versorgungsspannung oder dem Datensignal trennenden Einrichtung

BRO1094-em031/01 Seitef": .·"":·: ::":·:

verbunden, an die die Diagnoseeinrichtung und ein zweiter Spannungsversorgungs- oder Datenübertragungsanschluss angeschlossen sind.

In einer Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung legt die Diagnoseleitung eine Versorgungsspannung an eine nicht sicherheitsrelevante Einrichtung und die Signaltrenneinrichtung filtert Prüfsignale, die der Versorgungsspannung der nicht sicherheitsrelevanten Einrichtung aufmoduliert sind, aus der Versorgungsspannung.

Insbesondere überträgt die Diagnoseleitung sowohl Daten- als auch Prüfsignale an eine nicht sicherheitsrelevante Einrichtung und die Signaltrenneinrichtung filtert die Prüfsignale, die den Datensignalen der nicht sicherheitsrelevanten Einrichtung aufmoduliert sind, aus den Daten- und Prüfsignalen.

Bei Erfassung einer Funktionsbeeinträchtigung der Diagnoseleitung initiiert die Diagnoseeinrichtung einen vorgegebenen Notbetrieb, insbesondere für die Leiterbahnen zur Übertragung sicherheitsrelevanter Daten oder zur Speisung sicherheitsrelevanter Einrichtungen.

Weiterhin kann die Diagnoseeinrichtung eine Datenübertragung zumindest teilweise von einer zentralen Steuereinrichtung auf eine dezentrale Steuerung umschalten, um wesentliche Funktionen auf ein Türsteuergerät zu verlagern, so dass auch nach einem Crash und diagnostizierter Beschädigung einer Diagnoseleitung die Entriegelung der Fahrzeugtüren gewährleistet ist.

Zu diesem Zweck kann der Mikrocontroller mit einem vorgegebene Signalübertragungswege enthaltenden Speicher verbunden sein.

Anhand verschiedener, in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
30

Fig. 1 einen Folienleiter mit mehreren parallel zueinander angeordneten Leiterbahnen, an den stirnseitigen Enden angeordneten Kontaktelementen und einem elektronischen Steuergerät;

BRO1094-em031/01 Seiteß": .·"":·: ::":

Fig. 2 einen Folienleiter mit einer parallel zu den Leiterbahnen angeordneten und über einen Abgriff mit einer Bezugs-Leiterbahn verbundenen niederohmigen Diagnoseleitung;

Fig. 3 einen Folienleiter mit mehreren parallel zueinander angeordneten Leiterbahnen und einer über mehrere kammartige Abgriffe mit einer Bezugs-Leiterbahn verbundenen hochohmigen Diagnoseleitung;

Fig. 4 einen Folienleiter mit einer mäanderförmig zwischen mehreren parallelen Leiterbahnen verlegten Diagnoseleitung;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Verlegung der mäanderförmigen Diagnoseleitung im Kontaktierungsbereich;

Fig. 6 einen Folienleiter mit einer schleifenförmig verlegten, niederohmigen Diagnoseleitung und einer Schleifenbrücke in einem der Kontaktelemente;

Fig. 7 einen Folienleiter mit einer als Diagnoseleitung genutzten Leiterbahn

geringeren Querschnitts;
20

Fig. 8 eine Überwachungsschaltung mit einem Komparator zur Auswertung des Diagnosesignals einer hochohmigen Diagnoseleitung;

Fig. 9 eine Überwachungsschaltung zur Auswertung einer niederohmigen Diagnoseleitung mittels Spannungsvergleichs in einem Mikrocontroller und

Fig. 10 eine Überwachungsschaltung zur digitalen Auswertung eines Ausgangssignals einer schleifenförmig verlegten Diagnoseleitung.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Flachleiter 1 in Form einer flexiblen Leiterplatte, eines Folienleiters bzw. Folienkabelsatzes, der in vielen elektronischen Geräten und insbesondere auch zur Verbindung elektrischer und elektronischer Bauteile in Kraftfahrzeugen Anwendung findet. Der Flachleiter 1 besteht üblicherweise aus einer Deck- oder Basisfolie und dazwischen isoliert angeordneten elektrischen Leiterbahnen 2,

BRO1094-EM 031/01 Seite!'

die über an den stirnseitigen Enden des Flachleiters 1 angeordnete Kontaktelemente oder mit den stirnseitigen Enden des Flachleiters 1 verbundenen Funktionseinheiten 3, 4 verschiedene elektronische Baugruppen miteinander verbinden. In Fig. 1 ist als elektronische Baugruppe ein elektronisches Steuergerät 5 dargestellt, das über einen Steckkontakt mit dem Kontaktelement 3 des Folienleiters 1 verbunden ist. Das andere Kontaktelement 4 kann alternativ auch aus einer Funktionseinheit wie beispielsweise einem Tastenfeld bestehen.

Derartige Flachleiter werden wegen ihrer Flexibilität besonders dort eingesetzt, wo die Verlegung von Kabeln schwierig ist, ein geringes Platzangebot vorliegt und wo stärkere mechanische Beanspruchungen, beispielsweise durch die Bewegung von Bauteilen, auf denen die Flachleiter 1 verlegt sind, auftreten. Diese stärkeren mechanischen Beanspruchungen können dauerhaft zu einer Beschädigung und schließlich zu einem Leitungsbruch einer oder mehrerer Leiterbahnen 2 führen, die auf dem Flachleiter 1 verlegt und mit den Kontaktelementen oder Funktionseinheiten 3, 4 verbunden sind. Eine Unterbrechung einer oder mehrerer Leiterbahnen 2 aufgrund starker und/oder dauerhafter elektrischer und/oder mechanischer Beanspruchung führt zu einem Ausfall von Bauteilen, die mit der betreffenden Leiterbahn verbunden sind, so dass die frühzeitige Erkennung eines drohenden Leitungsbruches bzw. einer drohenden Leitungsunterbrechung von wesentlicher Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit elektrischer Schaltungen und elektronischer Bauteile ist.

Zur Überwachung und Anzeige eines drohenden Leitungsbruches einer oder mehrerer Leiterbahnen eines Flachleiters 1 ist in Fig. 2 eine niederohmige Diagnoseleitung 61 vorgesehen, die sich parallel zu den Leiterbahnen 2 erstreckt und über einen Abgriff 71 mit einer Bezugs-Leiterbahn im Bereich des einen Kontaktelements 4 verbunden ist, so dass sich die Diagnoseleitung 61 über nahezu die gesamte Länge des Flachleiters 1 bis zu einem im anderen Kontaktelement 3 vorgesehenen Diagnosekontakt erstreckt. Die niederohmige Diagnoseleitung 61 ist so dimensioniert, dass sie eine geringere elektrische und/oder mechanische Beanspruchbarkeit als die Leiterbahnen 2 einschließlich der Bezugs-Leiterbahn 20 aufweist.

Diese geringere elektrische und/oder mechanische Beanspruchbarkeit kann durch eine entsprechende schwächere Dimensionierung der Diagnoseleitung 61 und/oder eine

• ·

BRO1094-em 031/01 Seite to":

entsprechende Materialauswahl der Diagnoseleitung 61 realisiert werden. Eine geringere mechanische und/oder elektrische Beanspruchbarkeit kann auch durch ein vorgealtertes Material bewirkt werden, indem das für die Diagnoseleitung verwendete Material einer entsprechenden Vorbehandlung unterzogen wird. Da die Diagnoseleitung 61 sich parallel zu den Leiterbahnen 2 auch über den Knick-/Biegebereich K des Folienleiters 1 erstreckt, wird die Diagnoseleitung 61 aufgrund ihrer geringeren Beanspruchbarkeit bei einer starken und/oder dauerhaften mechanischen und/oder elektrischen Beanspruchung des Flachleiters 1 im Knick-/Biegebereich unterbrochen, bevor es zu einem Leitungsbruch einer der Leiterbahnen 2 bzw. der Bezugs-Leiterbahn 20 des Flachleiters 1 kommt.

Die Unterbrechung der Diagnoseleitung 61 wird über einen im Kontaktelement 3 vorgesehenen Diagnosekontakt von einem elektronischen Steuergerät 5 oder einer getrennt hiervon vorgesehenen Diagnoseeinrichtung erfasst und ein entsprechendes optisches und/oder akustisches Signal abgegeben, das den Bruch der Diagnoseleitung 61 und damit den drohenden Leitungsbruch einer der Leiterbahnen 2 bzw. der Bezugs-Leiterbahn 20 anzeigt. Eine Überwachungsschaltung zur Auswertung des auf der Diagnoseleitung 61 anstehenden Diagnosesignals ist beispielsweise in Fig. 9 dargestellt und wird im Zusammenhang mit der Beschreibung dieser Figur erläutert.

Alternativ oder zusätzlich zur Abgabe eines optischen und/oder akustischen Signals kann eine Serviceinformation gespeichert werden, die beispielsweise bei einer Kraftfahrzeuginspektion abgefragt wird, so dass ein entsprechender (vorsorglicher) Austausch des betreffenden Flachleiters erfolgen kann.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform zur Überwachung eines Flachleiters 1 mit mehreren parallel zueinander angeordneten Leiterbahnen 2, die sich insbesondere für längere Flachleiter bzw. für Flachleiter eignen, die über ihre Länge mehreren Knick-/Biegebereichen K ausgesetzt sind.

Auch in dieser Ausführungsform weist die Diagnoseleitung 62 eine geringere elektrische und/oder mechanische Beanspruchbarkeit auf als die parallelen Leiterbahnen 2 und ist insbesondere elektrisch oder konstruktiv schwächer dimensioniert bzw. aus einem elektrisch oder mechanisch geringer beanspruchbaren Material oder einer Materialzusammensetzung gebildet. Anders als die vorstehend beschriebene

• ·

BRO1094 - EM 031/01 Seite ti

Diagnoseleitung 61 ist die Diagnoseleitung 62 gemäß Fig. 3 aber hochohmig ausgebildet und weist mehrere über die Länge des Flachleiters 1 verteilt angeordnete Abgriffe 72 zu einer Bezugs-Leiterbahn 20 auf. Die Abgriffe sind insbesondere so angeordnet, dass zwischen den einzelnen Abgriffen 72 Gefährdungsbereiche in Form von Knick-VBiegebereichen des Flachleiters 1 auftreten. Der gegenüber den Leiterbahnen 2 größere Widerstand der Diagnoseleitung 62 ist erforderlich, um Nebenschlüsse zwischen den einzelnen Kontaktierungen der hochohmigen Diagnoseleitung 62 mit der Bezugs-Leiterbahn 20 zu vermeiden.

Über einen Diagnosekontakt in dem einen Kontaktelement 3 ist die Diagnoseleitung 62 mit einem elektronischen Steuergerät 5 verbunden, das über einen Analogeingang oder eine IVlessverstärkerschaltung eine Ortsbestimmung des Bruchs der Diagnoseleitung 62 und damit eine gezielte Fehlersuche ermöglicht.

Eine Schaltungsanordnung zur Auswertung des von der Diagnoseleitung 62 abgegebenen Diagnosesignals ist in Fig. 8 dargestellt und wird im Zusammenhang mit dieser Figur näher erläutert.

Fig. 4 zeigt eine niederohmige Diagnoseleitung 63, die mäanderförmig zwischen den Leiterbahnen 2 verlegt ist und einerseits über einen Abgriff 73 mit einer Bezugs-Leiterbahn 20 vorzugsweise im Bereich des einen Kontaktelementes 4 und andererseits mit einem Diagnosekontakt im anderen Kontaktelement 3 verbunden ist, an das ein elektronisches Steuergerät 5 angeschlossen ist. Aufgrund der mäanderförmigen Verlegung der Diagnoseleitung 63 erfasst diese die gesamte Breite des Flachleiters 1 und damit auch eventuelle ungleichförmig mechanische Belastungen der Leiterbahnen 2 über die Breite des Flachleiters 1 bzw. einen drohenden Leitungsbruch unterschiedlich dimensionierter Leiterbahnen 2.

Selbstverständlich eignet sich diese Ausführungsform auch für identisch dimensionierte Leiterbahnen 2, wenn es insbesondere auf eine vollständige Überwachung sämtlicher Leiterbahnen 2 ankommt oder unterschiedlich beanspruchte Knick- oder Biegebereiche K auftreten, sowie bei paketweise zusammengefassten Flachleitern, von denen einer mit einer Diagnoseleitung versehen ist.

BRO1094-EM 031/01

Die niederohmige, mäanderförmige Diagnoseleitung 63 verläuft gemäß Fig. 5 im Bereich der Kontaktelemente 3, 4 hinter der Kontaktierungsstelle zwischen dem Steckerkontakt 30 und den Leiterbahnen 2 bzw. der Bezugs-Leiterbahn 20 vorbei, ohne dass ein elektrischer Kontakt zu dem Steckerkontakt 30 oder der Leiterbahn 2 bzw. der Bezugs-Leiterbahn 20 besteht.

Eine Kombination der Ausführungsformen gemäß den Fig. 3 und 4 kann darin bestehen, die in Fig. 4 mäanderförmig verlegte niederohmige Diagnoseleitung 63 als mäanderförmig verlegte hochohmige Diagnoseleitung entsprechend der Diagnoseleitung 62 gemäß Fig. 3 auszubilden und über mehrere Abgriffe mit den einzelnen Leiterbahnen 2 zu verbinden, so dass eine mit dem Diagnosekontakt der Diagnoseleitung verbundene Diagnoseeinrichtung den Ort des Leitungsbruchs der Diagnoseleitung bestimmt und damit die Ermittlung gefährdeter Bereiche des Flachleiters 1 erleichtern kann.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Variante mit einer schleifenförmig verlegten Diagnoseleitung 64, die parallel zu den Leiterbahnen 2 verlegt ist und über eine Schleifenbrücke 74 in dem einen Kontaktelement 4 geführt und mit zwei Diagnosekontakten im anderen Kontaktelement 3 verbunden ist. Über eine im elektronischen Steuerelement 5 ausgebildete oder an das elektronische Steuergerät 5 angeschlossenen Diagnoseeinrichtung kann ein Leitungsbruch der schleifenförmig verlegten, niederohmigen Diagnoseleitung 64 erfasst und optisch und/oder akustisch zur Anzeige gebracht werden.

Die in Fig. 7 dargestellte Variante der erfindungsgemäßen Lösung nutzt eine auf den Flachleiter 1 vorhandene Leiterbahn als Diagnoseleitung 65, die eine geringere elektrische und/oder mechanische Beanspruchbarkeit aufweist als die übrigen Leiterbahnen 2, d. h. elektrisch oder konstruktiv schwächer dimensioniert oder aus einem elektrisch oder mechanisch geringer belastbarem Material oder aus einem vorgealterten Material besteht. Durch eine geeignete Diagnose der als Diagnoseleitung 65 ausgebildeten elektrisch oder mechanisch schwächer ausgebildeten Leiterbahn, beispielsweise durch Überwachung des Potentials der Diagnoseleitung 65 oder deren Leitfähigkeit, kann ein Leitungsbruch oder eine verminderte elektrische Leitfähigkeit der Diagnoseleitung 65 erfasst und damit ein drohender Leitungsbruch bzw. eine Leitungsunterbrechung einer der parallelen Leiterbahnen 2 frühzeitig erkannt werden.

BRO1094- EM 031/01 Seite 13

Vorzugsweise wird als Diagnoseleitung 65 eine solche auf dem Flachleiter 1 vorhandene Leiterbahn verwendet, die der Spannungsversorgung von oder zur Datensignalübertragung zu nicht sicherheitsrelevanten Einrichtungen wie beispielsweise einer Spiegelheizung bei einem Kraftfahrzeug dient. Zur Überwachung dieser auf dem Flachleiter 1 vorhandenen Diagnoseleitung 65 wird ein Prüfsignal dem Datensignal oder der Versorgungsspannung überlagert und mittels einer Diagnoseeinrichtung überwacht. Dabei kann das Prüfsignal aus einem Wechselspannungssignal bestehen, das der Versorgungsspannung oder den Datensignalen der nicht sicherheitsrelevanten Einrichtung überlagert wird oder aus einem Gleichspannungssignal bestehen, das dem Datensignal der nicht sicherheitsrelevanten Einrichtung eingeprägt ist und beispielsweise die Nulllinie der Daten-Wechselspannung verschiebt.

In den Fig. 8 bis 10 sind verschiedene Ausführungsbeispiele für Schaltungen zur Überwachung der vorstehend beschriebenen flexiblen Leiterplatten bzw. Flachleiter oder Folienkabelsätze dargestellt, mit deren Hilfe die an den Diagnosekontakten der Diagnoseleitungen 61 bis 65 anstehenden Signale ausgewertet und zur Auslösung eines optischen und/oder akustischen Signals herangezogen werden.

Fig. 8 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem Komparator bzw. Differenzverstärker 8 zur Auswertung beispielsweise einer hochohmigen Diagnoseleitung wie der in Fig. 3 dargestellten hochohmigen und kammartig über mehrere Abgriffe 72 mit einer Bezugs-Leiterbahn 20 verbundenen Diagnoseleitung 62. Der Diagnosekontakt ist über einen ersten Widerstand mit einem ersten Eingang 81 des Differenzverstärkers 8 verbunden, dessen zweiter Eingang 82 an die Bezugs-Leiterbahn 20 angeschlossen ist und dessen Ausgang 83 eine Differenzspannung AU zwischen der Spannung U₀ der Diagnoseleitung und der Bezugsspannung Ub an den Analogeingang 90 einer Diagnoseeinrichtung 9 vorzugsweise in Form eines Mikrocontroliers abgibt. Dieser Mikrocontroller kann Teil des elektronischen Steuergerätes 5 der in den Fig. 2 bis 7 dargestellten Anordnung sein.

Fig. 9 zeigt eine Schaltung zur Auswertung eines Diagnosesignals, das beispielsweise von einer niederohmigen Diagnoseleitung abgegeben wird. Die am Diagnosekontakt anstehende Diagnosespannung Ud wird über einen Widerstand an einen ersten Analogeingang 91 einer vorzugsweise als Mikrocontroller ausgebildeten Diagnoseeinrichtung 9 angelegt, deren zweiter Analogeingang 92 über einen Widerstand

BRO1094-EM 031/01 Seite 14 ·": .·'*":·· ··":·

an ein Bezugspotential bzw. an die Spannung U_B der Bezugs-Leiterbahn angeschlossen ist, mit der die betreffende Diagnoseleitung über einen Abgriff verbunden ist.

Fig. 10 zeigt eine digitale Auswertung eines Diagnosesignals, wie es sich insbesondere für eine Anordnung einer Diagnoseleitung gemäß Fig. 6 eignet, bei der eine schleifenförmig verlegte Diagnoseleitung 64 eine Schleifen brücke in einem der Kontaktelemente 4 ausbildet und mit Diagnosekontakten 31, 32 im anderen Kontaktelement 3 verbunden ist. Über Widerstände sind die Diagnosekontakte 31, 32 an einen Digitaleingang 93, der als Mikrocontroller ausgebildeten Diagnoseeinrichtung 9 bzw. an einen Digitalausgang 94 der Diagnoseeinrichtung 9 angeschlossen.

Neben einer optischen und/oder akustischen Anzeige des drohenden Ausfalls einer oder mehrerer Leiterbahnen eines Flachleiters bzw. einer Speicherung einer in ihrer Funktion beeinträchtigten Diagnoseleitung zum Abrufen bei einer Inspektion kann die Diagnoseeinrichtung 9 anhand eines vorgegebenen Programms eine Notbetriebsumschaltung vornehmen, bei der der Erhalt sicherheitsrelevanter Funktionen gewährleistet ist. Somit kann beispielsweise im Crashfall die Entriegelung einer Kraftfahrzeugtür gewährleistet werden, indem beispielsweise die Diagnoseeinrichtung die Schlosssteuerung von einer zentralen Steuereinrichtung auf eine dezentrale Steuerung, beispielsweise auf ein Türsteuergerät verlagert, so dass bei diagnostizierter Beschädigung einer Diagnoseleitung die Entriegelung der Fahrzeugtüren gewährleistet ist.

Die erfindungsgemäße Lösung beschränkt sich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, sie ist beispielsweise auch auf flexible Leiterplatten erweiterbar, bei denen die Leiterbahnen nicht parallel, sondern nach einem beliebig vorgegebenen Schema verlegt sind. Durch eine entsprechende Führung einer nieder- oder hochohmigen Diagnoseleitung insbesondere über die Bereiche der flexiblen Leiterplatte oder des Flachleiters, die erhöhter Knick- oder Biegebeanspruchung ausgesetzt sind, können frühzeitig Leitungsbrüche der Leiterbahnen erkannt und optisch und/oder akustisch angezeigt werden.

BRO1094-EM 031/01

Bezugszeichenliste

1 Flachleiter

2 Leiterbahnen

3, 4 Kontaktelement oder Funktionseinheit

5 elektronisches Steuergerät

8 Differenzverstärker

9 Diagnoseeinrjchtung 20 Bezugs-Leiterbahn 31,32 Diagnosekontakt

61 niederohmige Diagnoseleitung

62 Hochohmige Diagnoseleitung

63 niederohmige, mäanderförmige Diagnoseleitung

64 schleifenförmig verlegte, niederohmige Diagnoseleitung

65 vorhandene schwächer dimensionierte Leiterbahn als Diagnoseleitung 71-73 Abgriff

74 Brücke

81 erster Eingang des Differenzverstärkers

82 Zweiter Eingang des Differenzverstärkers

83 Ausgang des Differenzverstärkers

90 Analogeingang

91 ersten Analogeingang

92 Zweiter Analogeingang

K Knick- oder Biegebereiche

DU Spannung der Diagnoseleitung

U_B Bezugsspannung

AU Differenzspannung

Claims

1. Flachleiter, insbesondere flexible Leiterplatte, Folienkabel oder Folienkabelsatz, mit mindestens einer sich zwischen zwei Kontaktierungen und/oder Funktionseinheiten erstreckenden Leiterbahn, gekennzeichnet durch mindestens eine Diagnoseleitung (61 bis 65) die sich über mindestens einen Teil des Flachleiters (1) erstreckt und deren mechanische und/oder elektrische Beanspruchbarkeit zumindest abschnittsweise geringer als die der Leiterbahn (2) ist.

2. Flexible Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (61 bis 65) mechanisch schwächer dimensioniert ist, als die Leiterbahn (2).

3. Flexible Leiterplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (61 bis 65) aus einem elektrisch leitfähigen Material oder einer elektrisch leitfähigen Materialzusammensetzung besteht, dessen bzw. deren mechanische Festigkeit und Dauerhaltbarkeit, insbesondere auf Biegungsbeanspruchung und wechselnde Biegebeanspruchung, geringer als die der Leiterbahn (2) ist.

4. Flachleiter nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (61 bis 65) aus einem elektrisch leitfähigen Material oder einer elektrisch leitfähigen Materialzusammensetzung besteht, und dass der Leitungsquerschnitt der Diagnoseleitung (61 bis 65) zumindest abschnittsweise geringer ist als der der Leiterbahnen (2).

5. Flexible Leiterplatte nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Diagnoseleitung (61 bis 65) zumindest über die Knick- und/oder Biegebereiche (K) bzw. die auf Knickung und/oder Biegung gefährdeten Bereiche der flexiblen Leiterplatte (1) erstreckt.

6. Flexible Leiterplatte nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (65) aus einer Leiterbahn mit geringerem Querschnitt als dem weiterer Leiterbahnen (2) besteht.

7. Flexible Leiterplatte nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (61 bis 65) im Wesentlichen parallel zur Leiterbahn (2) angeordnet ist.

8. Flexible Leiterplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (61, 63) niederohmig ausgebildet ist, von einer Bezugs- Leiterbahn (20) abzweigt und mit einem Diagnosekontakt verbunden ist.

9. Flexible Leiterplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (62) hochohmig ausgebildet ist, mit einem Diagnosekontakt und über mehrere zueinander beabstandete Abgriffe (72) mit einer Bezugs-Leiterbahn (20) verbunden ist.

10. Flexible Leiterplatte nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (63) niederohmig ausgebildet und mäanderförmig um mehrere parallel zueinander auf der flexiblen Leiterplatte (1) angeordnete Leiterbahnen (2) verlegt ist.

11. Flexible Leiterplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (63) von einer Bezugs-Leiterbahn (20) abzweigt und mit einem Diagnosekontakt verbunden ist.

12. Flexible Leiterplatte nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (63) ohne elektrischen Kontakt um einen Steckerkontakt (30) der Kontaktierungselemente (3) der Leiterbahnen (2) verlegt ist.

13. Flexible Leiterplatte nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (64) schleifenförmig auf der flexiblen Leiterplatte (1) verlegt ist, wobei im Bereich eines Kontaktelementes (4) der Leiterbahnen (2) eine Brücke (74) der Diagnoseleitung (64) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung zur Überwachung eines Flachleiters nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche auf eine mechanische und/oder elektrische Funktionseinschränkung mindestens einer auf dem Flachleiter angeordneten Leiterbahn, gekennzeichnet durch eine Diagnoseeinrichtung (9) zur Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit der Diagnoseleitung (61 bis 65).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (61 bis 65) einerseits mit einer Spannungsquelle oder einer potentialführenden Bezugs-Leiterbahn (20) und andererseits mit einem Diagnosekontakt der Diagnoseeinrichtung (9) verbunden ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (61 bis 65) mit einem von der Diagnoseeinrichtung (9) abgegebenen Prüfsignal beaufschlagt und mit einem Diagnosekontakt der Diagnoseeinrichtung (9) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (61 bis 65) an einen ersten Eingang (81) und die potentialführende Bezugs-Leiterbahn (20) an einen zweiten Eingang (82) eines Differenzverstärkers (8) angeschlossen ist, dessen Ausgang (83) mit einem Analogeingang (90) der Diagnoseeinrichtung (9) verbunden ist.

18. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (61 bis 65) einerseits mit einem Spannungspegel oder einem Prüfsignal beaufschlagt und mit einem ersten Spannungsversorgungs- oder Datenübertragungsanschluss und andererseits mit einer den Spannungspegel oder das Prüfsignal von der Versorgungsspannung oder dem Datensignal trennenden Einrichtung verbunden ist, an die die Diagnoseeinrichtung (9) und ein zweiter Spannungsversorgungs- oder Datenübertragungsanschluss angeschlossen sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (61 bis 65) eine Versorgungsspannung an eine nicht sicherheitsrelevante Einrichtung legt und dass die Signaltrenneinrichtung Prüfsignale, die der Versorgungsspannung der nicht sicherheitsrelevanten Einrichtung aufmoduliert sind, aus der Versorgungsspannung filtert.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung sowohl Daten- als auch Prüfsignale an eine nicht sicherheitsrelevante Einrichtung überträgt und dass die Signaltrenneinrichtung die Prüfsignale, die den Datensignalen der nicht sicherheitsrelevanten Einrichtung aufmoduliert sind, aus den Daten- und Prüfsignalen filtert.

21. Vorrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsignale zyklisch auf die Diagnoseleitung aufmoduliert sind.

22. Vorrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseleitung (61 bis 65) mit einem ersten Analogeingang (91) der Diagnoseeinrichtung (9) und die potentialführende Bezugs-Leiterbahn (20) mit einem zweiten Analogeingang der Diagnoseeinrichtung (9) für einen Spannungsvergleich in der Diagnoseeinrichtung (9) verbunden ist.

23. Vorrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende der schleifenförmig verlegten Diagnoseleitung (64) mit einem Digitaleingang (93) der Diagnoseeinrichtung (9) und das andere Ende der schleifenförmig verlegten Diagnoseleitung (64) mit einem Digitalausgang (94) der Diagnoseeinrichtung (9) verbunden ist.

24. Vorrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (9) bei Erfassung einer Funktionsbeeinträchtigung der Diagnoseleitung (61 bis 65) einen vorgegebenen Notbetrieb initiiert.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (9) den Notbetrieb für die Leiterbahnen (2) zur Übertragung sicherheitsrelevanter Daten oder zur Speisung sicherheitsrelevanter Einrichtungen initiiert.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (9) eine Datenübertragung zumindest teilweise von einer zentralen Steuereinrichtung auf eine dezentrale Steuerung umschaltet.

27. Vorrichtung nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung aus einem Mikrocontroller (9) besteht.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller mit einem vorgegebene Signalübertragungswege enthaltenden Speicher verbunden ist.