CN107810423A - 用于监控续流二极管的电路装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监控借助脉宽调制驱控的电磁阀上的续流二极管的电路装置，包含处于电路装置的脉宽调制驱控支路中的至少一个二极管(D1)和监控晶体管(T1)。驱控支路中的二极管(D1)与待监控的续流二极管(FLD)连接地沿导通方向布置并且在超过其阈值电压时激活监控晶体管(T1)，监控晶体管则输出监控信号。在检查运行中，监控晶体管与电路装置中的其余状态无关地周期性接通并由此产生的引至相同输出端上的周期性监控信号。如果检测到持续高电平的监控信号则获知，续流二极管(FLD)有故障。如果检测到周期性地首先高电平随后衰减的监控信号则获知，续流二极管(FLD)、用于监控续流二极管(FLD)的第一部分电路装置和用于检查第一部分电路装置的第二部分电路装置正常工作。如果没有检测到信号则获知，这些部分电路装置中有故障。

Description

用于监控续流二极管的电路装置

技术领域

本发明涉及一种用于监控二极管的电路装置，尤其涉及一种用于监控借助PWM驱控的电磁阀上的续流二极管的电路装置。

背景技术

续流二极管经常用于防止在关断电磁阀的感性直流电压负载时的过压。为此，将半导体二极管与作为感性直流用电器的磁体并联连接，使得该半导体二极管被截止方向上的馈给电压下需要。在关断馈给电压之后，线圈的自感应使得电流首先在原始方向上继续流动。在没有续流二极管的情况下这导致电压峰值，该电压峰值叠加到工作电压上并且会损坏或破坏开关路径。然而，借助续流二极管将电压峰值限于二极管的导通电压内，使得有效地保护电子构件和开关触点免受过压。

在例如商用车的电子-气动行车制动设备中，借助中央电子控制装置实现制动缸或车轮制动缸中的行车制动压力的控制或调节，该中央电子控制装置使与贮存空气和制动缸连接的电磁阀打开和关闭，以用于制动缸的充气和排气。在此，电磁阀被作为所谓备用电磁阀、入口电磁阀以及出口电磁阀布置和控制。目前在这种制动设备中多通道方案是常见的，使得相应的阀多重设置并且设置有至少一个中继阀，该中继阀例如使得能够借助这些电磁阀对制动压力进行各侧独立的调节。通常还设置气动的备用层级(Rückfallebene)，该备用层级在电故障情况下被激活并且随后可以实现常规的、气动控制的制动。这种备用系统是双回路的并且也用于可能存在的挂车，使得即使在故障情况下也能够对所有车轮进行制动。

在前面提到的电子-气动行车制动设备中，在制动过程中既给备用电磁阀也给入口电磁阀通电，其中，在充气过程中在达到由中央电子控制装置计算出的额定压力之后将入口电磁阀的磁体关断而备用电磁阀的磁体保持继续通电，制动缸中的压力保持不变。制动过程如果根据驾驶员愿望改变，则为了排气过程的制动缸压力降低而通过中央电子控制装置将出口电磁阀的磁体关断，所述至少一个中继阀的内部控制接口的压力可以通过出口电磁阀降低。

在电磁阀多通道布置的情况下，中央电子控制装置的电磁阀驱动级可以在用于入口电磁阀、出口电磁阀以及备用电磁阀的每个通道中分别针对每个电磁阀包含一个高电位侧开关或高侧开关，针对所有电磁阀包含一个共同的低电位侧开关或低侧开关，以及分别包含一个共同的续流二极管，所述续流二极管与具有高电位侧开关、电磁阀的磁体的支路并联地处于供电电压与公共节点之间。总体而言，各个通道基本上构造成相同的。

在这种电磁阀驱动级的基础工作方式中，以共同的低电位侧开关借助脉宽调制(PWM)根据供电电压来控制电磁阀的磁体的预定保持电流。各个电磁阀则可以通过它们所配属的高电位侧开关在需要时并且彼此独立地被激活。为了结束激活状态，可以在高电位侧开关激活的情况下，在连续的脉宽调制期间通过并联的续流二极管来消除电磁阀的磁体的感应能量。此外，高电位侧开关可以具有集成的电流限制功能，该电流限制功能在电磁阀中绕组短路的情况下保护中央电子控制装置免受此时出现的高短路电流影响。

在用于商用车的电子-气动行车制动设备和电制动系统的领域中，例如由于立法上的措施等越来越多地需要大量的检查机制，其中，即使在运行期间也连续地检查硬件部件和/或软件部件的故障状态。在例如用于商用车的电制动系统或电子-气动制动装置的电子-气动模块的这种检查机制范围内，迄今借助测量流过安装在电子-气动模块中的电磁阀的电流来监控该模块的正确功能。如果阀电流以不期望的方式增大，则推断出模块中有故障，并且采取相应的措施例如以用于通知驾驶员和/或根据驾驶员愿望借助纯气动制动运行来进行紧急运行。对阀电流的这种监控和测量在模拟端部进行并且需要高功率的低阻分流器、高侧运算放大器、电流镜等，这是相应费事的。因此，不利的不仅在于模拟侧用于实现阀电流测量的高电路开销，而且也在于与此相关的高成本，这尤其在大量标准模块情况下不期望地提高总成本。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种简单并且成本有利的用于监控通过脉宽调制驱控的电磁阀上的阀电流的电路装置。

此外，本发明应该提供一种简单并且成本有利的用于监控商用车的电制动系统中的电子-气动模块的正确功能的电路装置。

此外，根据本发明的电路装置应该能够用于对其自身的正确功能进行自我监控。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的电路装置并且通过具有权利要求13的特征的方法来解决。本发明有利的扩展方案是所附的从属权利要求的主题。

至今至少在商用车领域中没有对与通过脉宽调制(PWM)驱控的磁体的电感并联的续流二极管进行监控。续流二极管的失效导致包含对应电磁阀的模块中的故障状态。此时尤其在借助PWM驱控的阀中不再确保对应的磁体能吸引。因此，尤其对于对系统进行保险的部件例如电子-气动模块的备用阀，即使余留的行车制动器继续保持功能能力，也必须已经采取进一步保险措施，例如紧急运行。注意到，前面提到的电子-气动模块仅是示例性提及的。本发明能够一般性地应用于通过PWM驱控的需要续流二极管的阀，因此例如也能够商用车之外的领域中应用于变速器控制等中。

在续流二极管失效时，由电感感应出可检测的电压峰值。因此本发明基于以下一般构思：目前常见的具有模拟反馈的电流测量由可成本有利并且简单地展现的具有数字反馈的电路装置所替代，所述数字反馈呈可评价的电压信号形式。为此，对借助脉宽调制工作的电磁阀驱控装置(例如商用车的电制动系统的电子-气动模块中的用于备用磁体的电磁阀驱动级或PWM驱控电路)中的设置为保护二极管的续流二极管或者说回扫二极管进行监控。

对续流二极管的监控借助电路装置进行，该电路装置在结构更简单的采用标准构件的实施方式中降低了迄今较高的用于阀电流测量的耗费。为此，电路装置为此包含作为监控晶体管的第一晶体管以及作为监控二极管的至少一个二极管，该监控二极管监控续流二极管上的电压并且在故障情况下，例如在续流二极管上的指示缺陷的过高电压降情况下，将电压反馈提供给评价该电压反馈的微计算机。

为了此外也能够测试或者说检查该监控电路自身，连接一个另外的、第二晶体管作为检查晶体管或测试晶体管。如果该测试晶体管被驱控并且在短时间后又被截止(这在正常工作期间也是可能的)，则激活监控晶体管并且该监控晶体管(也在续流二极管无故障地工作情况下)将指示故障情况的电压反馈提供给微计算机。该电路装置总体如此配置，使得该电路装置仅当监控电路的所有元件无故障地工作时才测试式地产生电压反馈。如果因此在测试运行中产生电压反馈，则微计算机可以知道：监控电路整体无故障地工作。如果相反在测试运行中(在该运行中可以认为，续流二极管是正常的)不产生电压反馈，例如因为监控晶体管自身是已经损坏的或因为另一已经损坏的元件阻止其激活，则由此微计算机可以得出以下结论：监控电路本身中存在故障。

更确切地说，整个电路装置设计为用于根据运行状态而生成不同的电压反馈，所述电压反馈例如能够借助在微计算机中提供的检查程序和/或检测程序来评价。例如整个电路装置：

-在续流二极管有缺陷、监控电路无故障地工作并且测试电路无故障地工作的情况下，产生能够连续输出的电压反馈，

-在续流二极管无缺陷、监控电路无故障地工作并且测试电路无故障地工作的情况下，产生测试式地脉冲触发并且在预定时间内的衰减的电压反馈(该测试比电压反馈的衰减时间长的预定时间间隔重复执行)，

-在监控电路中或测试电路中有故障的情况下不产生电压反馈(也就是说，如果尽管对测试电路进行了驱控而不产生电压反馈，则可以推断出在监控电路和/或测试电路至少之一中有故障，并且可以实施更深入地执行的检查)。

因此，所述任务通过用于监控借助脉宽调制驱控的电磁阀上的续流二极管的电路装置来解决，该电路装置包含：处于脉宽调制驱控支路中的至少一个二极管；布置在发射极电路中的监控晶体管，该监控晶体管的发射极与所述至少一个二极管的阴极连接，其中，驱控支路中的所述至少一个二极管在阳极侧与待监控的续流二极管的阳极侧连接端连接地沿导通方向布置，并且所述至少一个二极管布置成用于在超过其阈值电压时激活所述监控晶体管，所述监控晶体管布置成用于在其激活状态中输出监控信号。

优选，所述至少一个二极管布置成用于在续流二极管故障情况下通过由电磁阀所感应的电压变成导通并且激活所述监控晶体管，在这种情况下监控信号是与监控晶体管的不激活状态相比持续高电平的信号。该电路装置有利地基于PWM驱控而产生能够明确标志故障情况的信号。

优选，所述至少一个二极管布置成用于通过以预定方式以比其阈值电压大的电压的加载而变成导通并且激活所述监控晶体管，在这种情况下监控信号是与监控晶体管的不激活状态相比首先高电平然后衰减的信号。有利地，电路装置基于分开地以测试电压或检查电压或以其周期与PWM驱控的周期充分不同的相应信号加载而产生能够明确标志涉及的所有部件的正常功能的信号。

优选，根据监控晶体管激活状态中的监控信号能够在外部检测续流二极管和/或电路装置的故障状态。在外部的检测时，可以例如借助对电路装置的监控信号输出端的基于软件的评价来进行评价。在不改变电路装置的情况下，通过对电路装置的输入端的不同驱控得到自由度，所述自由度能够映射到相应的程序中并且例如允许更精细地区分多种状态。

优选，该电路装置包含：存储电容器，该存储电容器在其一个连接端上与所述至少一个二极管的阴极连接；第二晶体管，该第二晶体管的集电极通过充电电阻与存储电容器的另一个连接端连接并且该第二晶体管的发射极与地电位连接，其中，第二晶体管布置成用于在其被激活时通过充电电阻给存储电容器充电。有利地，存储电容器短时存储使监控晶体管在测试运行接通的电压。因此，可以通过相应驱控对存储电容器充电的晶体管来实现检查的频率和时刻的自由选择。

优选，存储电容器与串联电阻串联并且在该串联电路中与分压器并联地如此布置在供电电压电位与驱控支路之间，使得在第二晶体管停用情况下存储电容器的电压叠加给供电电压并且使监控晶体管导通，以产生监控信号。有利地，整个电路装置在每次测试触发之后都衰减到稳定的平衡状态，在该状态中，即使没有测试驱控也能容易地保持对续流二极管的功能检查。

优选，第二晶体管布置成用于通过以控制信号加载其基极而被周期性地激活和停用，其中，第二晶体管的周期性激活和停用使得以预定方式周期性地以比监控晶体管激活电压大的电压加载监控晶体管、周期性地激活和停用监控晶体管，并且，监控晶体管周期性地产生监控信号，该监控信号为首先高电平并且随后衰减的信号。由此，以简单的方式实现可明确标志的周期性出现的检查模式信号。

优选，该电路装置配置成，在以控制信号加载第二晶体管的基极时，仅当电路装置的所有元件无故障地工作时才产生监控信号。该特别的优点在于，一方面监控电路的所有元件能够以简单的配置被监控，同时，测试电路装置本身一起自我监控。一旦在输出端侧没有信号产生，则可以将所基于的整个模块或相应单元识别为有缺陷并且将其替换。

优选，与所述至少一个二极管连接的监控晶体管是pnp型晶体管，所述第二晶体管是npn型晶体管。有利地，整个电路装置成本有利地由易获取的标准构件组成。

优选，设置第二二极管，该第二二极管在驱控支路中在导通方向上连接在所述至少一个二极管后面并且布置成用于提高监控晶体管的激活电平。由此可以有利地针对错误触发提高信噪比。

该电路装置的一种优选应用是在电制动系统的电子-气动模块中，在该制度系统的备用阀上和/或商用车的变速器控制装置中。该电路装置特别适合于这种应用，因为该领域中的错误通常被分级与安全性相关并且直接导致紧急运行状态。因此，持续的可监控性以及明确且快速的故障识别和对应是有利的。成本有利的可实现性提高了在这些领域中持续大量情况下的经济性。

提出一种用于在使用至少一个二极管的情况下监控借助脉宽调制驱控的电磁阀上的续流二极管的方法，所述至少一个二极管在续流二极管故障情况下通过从电磁阀的线圈感应出的电压接通并且其接通构成用于产生至少该续流二极管的故障情况的、持续高电平的监控信号的基础，该方法包含以下步骤：以比监控晶体管激活电压大的电压周期性地加载监控晶体管并且由此周期性地接通监控晶体管；基于监控晶体管的周期性接通产生周期性地首先高电平然后衰减的监控信号；检测施加在监控信号输出端上的监控信号；评价该监控信号，其中，当在监控信号输出端上检测到持续高电平的监控信号时则获知，续流二极管有故障；当在监控信号输出端上检测到周期性地首先高电平然后衰减的监控信号时则获知，续流二极管、用于监控续流二极管的第一部分电路装置、用于检查第一部分电路装置的第二部分电路装置正常工作；当在监控信号输出端上没有检测到信号时则获知，第一部分电路装置和/或第二部分电路装置有故障。该方法在计算耗费小的情况下允许明确的可检测性和可评价性，并且此外能够无问题地适应不同的规定和要求。

附图说明

以下参照附图根据优选实施例进一步描述本发明。附图示出：

图1用于监控通过脉宽调制驱控的电磁阀上的续流二极管的电路装置根据第一实施例的简化原理图；和

图2用于监控通过脉宽调制驱控的电磁阀上的续流二极管的电路装置根据第二实施例的简化原理图。

应该注意的是，等效或作用相同的元件在附图中具有相同的附图标记并且分别不再次描述。

具体实施方式

图1示出用于监控通过脉宽调制驱控的电磁阀上的续流二极管的电路装置根据第一实施例的简化原理图。根据在此描述的实施例，示出的电路装置可以主要设置用于中央电子控制单元中的电磁阀驱动级，该中央电子控制单元通过与贮存空气连接的电磁阀来控制或调节尤其用于商用车和/或具有挂车的商用车的电子-气动制动装置的车轮制动缸中的制动压力。然而不局限与此。借助所描述的电路装置也能够监控别处的续流二极管。

如图1所示，整个电路装置包含(在附图中在上方示出的)监控区段以及(在附图中在下方示出的)测试或检查区段。就此而言，监控区段构成第一部分电路装置，测试或检查区段构成第二部分电路装置。监控区段到(在此配属于未示出的备用磁体或备用阀的)续流二极管FLD上的耦合借助与该续流二极管的并联连接实现，而测试区段或第二部分电路装置又与监控区段或第一部分电路装置中的连接点连接。

电制动系统的示例性具体电磁阀驱动级的和/或电子-气动模块的其他元件和/或配置以已知的方式设置和布置，因此在这此符合目的地不再进一步解释或描述，例如电磁阀的具体数量，即入口阀、出口阀、备用阀、至少一个中继阀以及可以构造成微计算机的控制装置或驱控装置，入口阀、出口阀、备用阀例如可以实施成二位二通电磁阀，即具有两个液压位置和两个液压接口的电磁阀，可以构造成用于制动设备中的压力建立的、无电流时打开的电磁阀(入口阀)或构造为用于压力消除的、无电流时闭合的电磁阀(出口阀)。要注意的仅是，在附图中，实际上在续流二极管的左侧与之并联地应具有借助PWM驱控的电磁线圈，在右侧有适当装备并设计的微计算机。

具体地，根据图1中示出的原理图，监控区段由以下组件组成：第一电阻R1，其构成优选在1至10k Ohm范围内的高阻串联电阻并且在本实施例中具有4.64k Ohm的值；第一晶体管T1；第二电阻R2，其构成晶体管T1的基极上的保护电阻并且在本实施例中具有31.6kOhm的值；第三电阻R3，其构成晶体管T1的基极上的分压电阻并且在本实施例中同样具有31.6k Ohm的值；电容器C1，其构成用于过滤关断峰值并且用于存储测试电压的、优选在1nF至1μF范围内的存储电容器，在本实施例中优选具有100nF的值；第四电阻R4，其构成电容器C1上的保护电阻并且在10至100k Ohm范围内，在本实施例中具有46.4k Ohm的值；二极管D1，其优选是用于快速开关应用的通用高压二极管并且例如可以是BAS21型的。

根据图1，在续流二极管FLD的第一端部上施加有供电电压的电位，续流二极管FLD的第二端部与(未示出的)阀驱控装置连接。因此，续流二极管FLD并联在供电电压电位与阀驱控装置之间，其中，此外该续流二极管的阴极朝向供电电压而其阳极朝向阀驱控装置。阀驱控自身优选例如借助例如基于0V/5V和6.25kHz的脉宽调制以及时钟信号或者说中断接地来实现。

此外，第一电阻R1的第一端部同样位于供电电压的电位上，第一电阻R1的第二端部与电容器C1的第一端部连接。电容器C2的第二端部位于阀驱控装置的或引至阀驱控装置的导体路径的电位上。二极管D1连接在电容器C1的第二端部与续流二极管FLD的第二端部之间，其中，该二极管的阴极与电容器C1的第二端部连接并且该二极管的阳极与续流二极管FLD的第二端部连接。第二电阻R2的第二端部与第三电阻R3的第一端部连接，第三电阻R3的第二端部位于阀驱控装置的电位上。

第一晶体管T1是例如BC857C型的双极pnp型晶体管，该晶体管的发射极位于引至阀驱控装置的导体路径的电位上，因此与第三电阻R3的第二端部、电容器C1的第二端部以及与二极管D1的阳极连接。第一晶体管T1的集电极与第四电阻R4的第一端部连接，第四电阻的另一端部构成监控区段到(未示出的)进行信号处理的微计算机的输出端(反馈输出端)。第一晶体管T1的基极与第二电阻R2的第二端部和第三电阻R3的第一端部、即由第二电阻R2与第三电阻R3构成的分压器R2/R3的分压器连接端连接。

具体地，测试区段由第五电阻R5、第二晶体管(测试晶体管)T2和第六电阻R6组成，第五电阻构成用于电容器C1的充电电阻并且在本实施例中具有6.81kOhm的值，第二晶体管例如可以是BC847C型的双极npn型晶体管，第六电阻构成第二晶体管T2的基极上的保护电阻并且在本实施例中具有1kOhm的值。

具体地，第五电阻R5的第一端部与第一电阻R1的第二端部和电容器C1的第一端部连接，第五电阻R5的第二端部与第二晶体管T2的集电极连接。第二晶体管T2的发射极与地电位连接。第二晶体管T2的基极与第六电阻R6的第二端部连接，第六电阻的第一端部与到用于触发对监控区段的测试或检查的微计算机测试驱控装置的输入端连接。

因此，整个电路装置的监控区段由晶体管T1和二极管D1组成，所述晶体管和二极管监控续流二极管FLD上的电压并且在故障情况下将电压反馈提供给与第四电阻R4的第二端部连接的微计算机。故障情况例如可以是续流二极管FLD上过高的电压降，该过高的电压降在PWM驱控期间表明：续流二极管FLD不接通或者说是中断的。这种故障状态基于PWM驱控而导致在本实施例中大约能够达到60V的关断峰值，并且也导致，被驱控的备用阀的磁体不再被吸引或保持。

为了使该监控电路能够又进行自我测试，设置晶体管T2。如果该构成测试晶体管的晶体管T2被驱控并且在短时间之后又被截止，则作为监控晶体管工作的晶体管T1被激活并且将电压反馈提供给微计算机(μC)，因此该微计算机能够知道，整个监控电路是正常的。

接下来简要地描述根据第一实施例的电路装置的原理性工作方式。

在运行情况下，运行电压或供电电压(根据设计能够在12V到36V之间)施加在电路装置的在附图中以“供电电压”和“阀驱控”标记的左侧端部之间，优选相对于阀驱控处的地线，阀电流流过电磁阀的与续流二极管FLD并联的(未示出的)线圈。

通过阀驱控支路中的PWM驱控，续流二极管FLD交替地接通和截止，在关断时间期间在线圈中产生的电流流过与线圈并联并且在该时间期间接通的续流二极管FLD或者说在线圈-二极管回路中衰减。第一部分电路装置的处于续流二极管FLD和二极管D1右侧的整个部分几乎是无电流的，并且处于供电电压的电位上，也就是说在这些电阻上几乎没有电压降。在这种情况下，供电电压的电位构成所谓虚拟地线。由于因此晶体管T1的基极也是无电压的，所以晶体管T1截止并且在集电极侧在第四电阻R4上没有或只有很低的电位，进行接管的微计算机将该电位评价为无故障的工作情况。

如果通过续流二极管FLD的电流由于该续流二极管的损坏或故障而中断，也就是说如果续流二极管FLD接通受阻，则在每个PWM关断时间段期间二极管D1以与供电电压相比提高的电压接通。由此，电容器C1被充电，其中，具有与供电电压相比提高的电位的正极在该电容器的(与阀驱控线路连接的)第二端部上形成，负极在该电容器的(与电阻R1的第二端部连接的)第一端部上形成。换句话说，前面提到的正极上的电压提高到供电电压以上，而电容器C1的负极上的电压值处于供电电压上并且前面提到的正极可以缓慢地放电到供电电压的值。如果PWM关断时间足够长，则在电路装置内部重新出现平衡状态，电容器C1的正极上的电压值接近供电电压。然而实际上，PWM的关断时间足够短，以便将电容器C1的正极上的电压值保持在供电电压以上。

由于供电电压与前面提到的电容器C1的正极之间持续存在电位差，所以在第一电阻R1上产生电压降，同样地，在由第二电阻R2与第三电阻R3构成的分压器R2/R3上产生电压降，该电压降足以提高晶体管T1的基极电位并且使该晶体管接通或者说激活。同时，通过暂时提高供电电压使发射极或者说发射极上的电压提高。一旦发射极电压高于基极电压，则pnp晶体管T1导通。发射极电流流过第一晶体管T1的基极并且部分地也流过电阻R4或者说流入微计算机中。在第四电阻R4上产生电压降，该电压降被与该第四电阻连接的微计算机检测为提高的故障电压值。实际上，第二端部连接到微计算机的合适的检测输入端(电压检测输入端)上并且通过(未示出的)下拉电阻与地电位连接。注意，电容器C1在纯监控运行中可以是不值得注意的。相反，在故障情况下，在缺少电容器C1的情况下仅会将针状脉冲输出到微计算机的检测输入端上。基于电容器通过PWM脉冲充电，该电容器以电池的方式起作用并且将电压缓冲到比供电电压高的值，由此产生与仅针状的脉冲相比可良好检测和评价的输出信号。

如上所述，在PWM关断时间足够长的情况下基于来自线圈的、衰减的电流耦入而在第一部分电路装置内又会出现一种无电流的平衡状态，由此在一段时间之后第一晶体管T1又会关断并且撤消对微计算机的电压反馈。然而，因为在连续PWM驱控的情况下PWM的关断时间足够短以抑制该平衡状态，所以在电压反馈由于电路内部平衡过程而衰减之前，故障状态中的晶体管T1基于PWM时钟而以短的间隔被重复激活，并且电压反馈作为持续施加的或可检测的信号被输出到微计算机上。

与监控区段中的状态无关地，测试区段允许检查或测试监控区段的正常功能。换句话说，监控区段可以在每个工作状态中借助测试区段来检查无缺陷性。

如果通过在附图中标记为“微计算机测试驱控”的输入端激活测试区段，则第二晶体管T2接通并且电流流过与续流二极管FLD并联的线圈、二极管D1、电容器C1、第五电阻R5以及晶体管T2到地线。与在续流二极管FLD故障情况下在PWM关断时间期间在电容器C1上出现的状态可比较地，通过用作充电电阻的第五电阻R5或者说在第二晶体管T2激活的情况下在第一电阻R1与第五电阻R5之间出现的相对于供电电压的电位差，电容器C1被充电。一旦电容器C1充电，则在该电容器上形成的正连接端或者说二极管D1阴极上的正极比供电电压更高，使得监控晶体管T1导通并且接通。换句话说，电容器C1在测试运行中通过第二晶体管T2充电并且在第二晶体管T2关断的情况下将其电压叠加到供电电压上，以便由此将监控晶体管T1接通。在此，只要电容器C1被充电，则二极管D1导通，因为该二极管的阳极通过电磁阀的线圈始终还处于供电电压的电位上。在这种情况下，也(在反向逻辑意义上)在电容器C1的(与第一电阻R1连接的)第一连接端上形成负极并且在电容器C1的(与阀驱控装置连接的)第二连接端上形成正极，因为在无故障的正常运行中，如上所述，续流二极管FLD和二极管D1右侧的监控区段整个部分近似无电流或者说处于供电电压的电位上并且内部近似无电位。换句话说，二极管D1后面的阀驱控支路也位于供电电压电位上，并且由于在第二晶体管T2激活情况下经过第一电阻R1的电流而在第一电阻R1上产生电压降，使得电容器C1的第一连接端上的电位可以比阀驱控线路上的供电电压的电位低。

如果第二晶体管T2通过去除其激活信号而再被关断，则二极管D1的阴极上的电压以及电容器C1的与该二极管连接的第二端部上的电压大于供电电压，第一晶体管T1导通。因此，到微计算机上的电压反馈是高电平的并且能够被作为检查信号检测和评价。

在该实施例中，监控区段的前述功能测试优选周期性地重复，例如通过以100Hz的0V/5V矩形信号驱控第二晶体管T2，并且与电磁阀是否被驱控无关。由此在测试运行中得到这种作为在微计算机上可检测和评价的反馈电压测试模式。如果反馈电压的存在和不存在以预定的方式交替，则微计算机可以推断为续流二极管FLD、监控区段以及测试区段的功能正常。在续流二极管FLD故障情况下，测试模式被此时产生的持续信号夸大，即微计算机在测试区段继续进行的情况下也可以识别出在续流二极管FLD上出现的故障。如果相反在测试区段被驱控期间也没有检测到反馈电压，则微计算机可以推断为在续流二极管FLD、监控区段和/或测试区段中有目前不能详细确定的故障。

图2示出用于监控通过脉宽调制驱控的电磁阀上的续流二极管的电路装置根据第二实施例的简化的、相对于图1扩展的整体示图。

与图1相比，图2更详细地示出用于驱控电磁阀、第二晶体管T2以及用于将电压反馈导出到微计算机上的进一步电路。为了驱控电磁阀，尤其设置第三晶体管T3，该第三晶体管例如可以是IRF244型的n沟道功率MOSFET或类似物，该第三晶体管通过串联电阻R7与基于0V/5V和6.25kHz的PWM信号连接。与晶体管T4并联与地线连接有电压调节器，该电压调节器例如可以包含1N53系列的齐纳二极管。在图2中还示出第二晶体管T2的驱控，该驱控可以借助基于0V/5V和100Hz的矩形脉冲连续地进行。监控区段还可以在输入端和输出端上包含用于保护电路的(在此未详细描述的)二极管装置，例如高导电性的、快速开关的BAV99型二极管装置。

此外，图2中示出的第二实施例还具有布置在阀驱控支路中的第二二极管D2，该二极管在其阳极上与第一二极管D1的阴极以及电容器C1的第二端部连接，在其阴极上与第一晶体管T1的发射极以及第三电阻R3的第二端部连接。第二二极管D2可以如第一二极管D1那样同样为BAS21型。

第二二极管D2以简单且成本有利的方式提高监控区段的信噪比，其方式是：第二二极管使晶体管T1的激活阈值提高，提高幅度为第二二极管的相应阈值电压或闸电压。换句话说，至少减少电压反馈的过早和/或错误触发，这种触发例如会在此时产生：出现的关断峰值例如过快和/或过大并且包含尽管续流二极管FLD完好而使单个第一二极管D1已经接通的信号分量。换句话说，通过第二二极管D2降低了监控区段的敏感度，而不会损害其在故障情况下的反馈功率。在故障情况下在二极管D1和D2上出现的电压在任何情况下都足够大，以便使这两个二极管都导通并且激活第一晶体管T1。

在第一和/或第二实施例中的修改方案中，在运行期间附加地将测试脉冲发送到第三晶体管T3上。由此，在电磁阀的线圈不被驱控期间也能够检查续流二极管的功能，对于商用车来说例如在行车制动设备不作为行车制动设备运行的运行状态期间，例如在仅点火装置接通的情况下或在通过诊断设备进行测量期间。这种无电流的测量通过已知的线圈电流的电流反馈是不可能的。

如上所述，用于监控借助脉宽调制驱控的电磁阀上的续流二极管的电路装置包含处于电路装置的脉宽调制驱控支路中的至少一个二极管D1并且包含监控晶体管T1。驱控支路中的二极管D1与待监控的续流二极管FLD连接地沿导通方向布置，并且在超过阈值电压时，例如在续流二极管FLD故障情况下，触发监控晶体管T1的激活，该监控晶体管随后产生并且输出监控信号或故障信号。在检查运行中，监控晶体管T1被与电路装置中的其他状态无关地周期性驱控并且接通，并且由此产生周期性监控信号，该监控信号被引导至同一输出端上。如果在那里检测到持续高电平的监控信号，则获知，续流二极管FLD是有故障的。如果检测到周期性高电平并且然后衰减的监控信号，则获知，续流二极管FLD、用于监控续流二极管FLD的第一部分电路装置以及用于检查第一部分电路装置的第二部分电路装置正常工作。如果没有检测到信号，则获知在部分电路装置中有故障。

因此，总体而言，根据本发明的解决方案一方面符合提高的需求，即越来越多的部件能被检查并且被引入到日常监控中，并且能够成本有利且结构简单地在所有借助脉宽调制驱控并且需要续流二极管的电磁阀中替代昂贵并且耗费的阀电流测量。此外尤其有利的是，在待监控的续流二极管持续运行期间也能进行自我监控，以及即使在电磁阀被驱控的时间之外也能够实现待监控的续流二极管的可达到的监控。

在此与本发明的详细描述类似的修改方案对于本领域技术人员来说是显而易见的，因此不应认为偏离了如在后面的权利要求中所限定的本发明主题。

附图标记

R1 第一电阻

R2 第二电阻

R3 第三电阻

R4 第四电阻

R5 第五电阻

R6 第六电阻

R7 串联电阻

D1，D2 二极管

FLD 续流二极管

C1 电容器

T1 监控晶体管

T2 第二晶体管

T3 第三晶体管

T4 第四晶体管

μC 微计算机

Claims (13)

1.用于监控借助脉宽调制驱控的电磁阀上的续流二极管的电路装置，

其特征在于，具有：

处于所述电路装置的脉宽调制驱控支路中的至少一个二极管(D1)；

布置在发射极电路中的监控晶体管(T1)，所述监控晶体管的发射极与所述至少一个二极管(D1)的阴极连接，其中，

驱控支路中的所述至少一个二极管(D1)在阳极侧与待监控的所述续流二极管(FLD)的阳极侧连接端连接地沿导通方向布置，并且所述至少一个二极管布置成用于在超出其阈值电压时激活所述监控晶体管(T1)；和

所述监控晶体管(T1)布置成用于在其激活状态中输出监控信号。

2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，所述至少一个二极管(D1)布置成用于在所述续流二极管故障情况下通过由所述电磁阀感应出的电压而变成导通并且激活所述监控晶体管(T1)，在这种情况下所述监控信号是与所述监控晶体管(T1)的停用状态相比持续高电平的信号。

3.根据权利要求2所述的电路装置，其特征在于，所述至少一个二极管(D1)布置成用于，通过以预定方式以大于其阈值电压的电压加载而变成导通并且激活所述监控晶体管(T1)，在这种情况下所述监控信号是与所述监控晶体管(T1)的停用状态相比首先高电平然后衰减的信号。

4.根据权利要求3所述的电路装置，其特征在于，根据所述监控晶体管(T1)激活状态中的所述监控信号能够在外部检测所述续流二极管的和/或所述电路装置的故障状态。

5.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，其特征在于，具有：

存储电容器(C1)，所述存储电容器在其一个连接端上与所述至少一个二极管(D1)的阴极连接；和

第二晶体管(T2)，所述第二晶体管的集电极通过充电电阻(R5)与所述存储电容器(C1)的另一连接端连接并且所述第二晶体管的发射极与地电位连接，其中，

所述第二晶体管(T2)布置成用于在其被激活情况下通过所述充电电阻(R5)对所述存储电容器(C1)充电。

6.根据权利要求5所述的电路装置，其特征在于，所述存储电容器(C1)与串联电阻(R1)串联布置并且在该串联电路中与分压器(R2，R3)并联地如此布置在供电电压的电位与所述驱控支路之间，使得在所述第二晶体管(T2)停用情况下所述存储电容器(C1)的电压叠加给供电电压并且使所述监控晶体管(T1)导通以产生所述监控信号。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的电路装置，其特征在于，所述第二晶体管(T2)布置成用于通过以控制信号加载其基极而被周期性地激活和停用，其中，所述第二晶体管(T2)的周期性激活和停用以预定方式周期性地以大于所述监控晶体管的激活电压的电压加载所述监控晶体管(T1)、周期性地激活和停用所述监控晶体管(T1)，并且，所述监控晶体管(T1)周期性地产生首先作为高电平信号随后作为衰减信号的所述监控信号。

8.根据权利要求7所述的电路装置，其特征在于，所述电路装置配置成用于在以控制信号加载所述第二晶体管(T2)的基极时，仅当所述电路装置的所有元件无故障地工作时才产生所述监控信号。

9.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，其特征在于，与所述至少一个二极管(D1)连接的所述监控晶体管(T1)是pnp型晶体管。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的电路装置，其特征在于，所述第二晶体管(T2)是npn型晶体管。

11.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，其特征在于，设置有第二二极管(D2)，所述第二二极管在所述驱控支路中沿导通方向连接在所述至少一个二极管(D1)的后面并且布置成用于提高所述监控晶体管(T1)的激活电平。

12.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置的应用，用在用于商用车的电制动系统的和/或变速器控制装置的电子-气动模块中。

13.用于在使用至少一个二极管(D1；D1，D2)的情况下监控借助脉宽调制驱控的电磁阀上的续流二极管的方法，所述至少一个二极管在所述续流二极管(FLD)故障情况下通过从所述电磁阀的线圈感应出的电压接通，并且，所述至少一个二极管的接通构成用于产生指示所述续流二极管(FLD)的故障情况的、持续高电平的监控信号的基础，

其特征在于，包括以下步骤：

以大于监控晶体管的激活电压的电压周期性地加载所述监控晶体管(T1)，并且由此周期性地接通所述监控晶体管(T1)；

基于所述监控晶体管(T1)的周期性接通产生周期性地首先高电平然后衰减的监控信号；

检测施加在监控信号输出端上的监控信号；

评价所述监控信号，其中，

当在所述监控信号输出端上检测到持续高电平的监控信号时则获知，所述续流二极管(FLD)是有故障的；

当在所述监控信号输出端上检测到周期性地首先高电平然后衰减的监控信号时则获知，所述续流二极管(FLD)、用于监控所述续流二极管(FLD)的第一部分电路装置、用于检查所述第一部分电路装置的第二部分电路装置正常工作；和

当在所述监控信号输出端上没有检测到信号时则获知，所述第一部分电路装置和/或所述第二部分电路装置是有故障的。