DE10101971A1 - Elektronische Zustandsspeichervorrichtung für die Verfügbarkeit von Versorgungsspannungen - Google Patents

Abstract

Eine elektronische Zustandsspeichervorrichtung zur Überwachung der Verfügbarkeit von Versorgungsspannungen von elektrischen Systemen ist versehen mit DOLLAR A - mindestens einem Zustandsspeicher (14, 15), der durch einen Ausfall der Versorgungsspannung (EV1, EV2) in einen Signalzustand überführbar ist, DOLLAR A - einem mit der zu überwachenden Versorgungsspannung (EV1, EV2) gekoppelten Setz-Eingang (7, 8), DOLLAR A - einem mit einer Steuereinrichtung (11) des Systems gekoppelten Melde-Ausgang (9, 10) und DOLLAR A - einem mit der Steuereinrichtung (11) gekoppelten Rücksetz-Eingang (12, 13), über den der Zustandsspeicher (14, 15)...

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Zustandsspeicher­ vorrichtung für die Verfügbarkeit von Versorgungsspannungen von insbesondere sicherheitsrelevanten elektrischen Systemen in Fahrzeugen.

Sicherheitsrelevante elektrische Systeme in Fahrzeugen werden beispielsweise durch die vermehrt zum Einsatz kommenden e­ lektromechanischen Bremssysteme repräsentiert. Naturgemäß muss ein solches Bremssystem mit größtmöglicher Ausfallsi­ cherheit betreibbar sein. Ein Zuverlässigkeitskriterium dabei ist die Frage, ob es bei der Energieversorgung des Systems in dessen inaktivem Zustand - also wenn die Energieversorgung an sich gar nicht benötigt wird - zu einem Ausfall und insbeson­ dere Totalausfall gekommen ist. Solche Ausfälle können näm­ lich als Indiz dafür herangezogen werden, dass auch ein To­ talausfall der Energieversorgung in einem aktiven Zustand des Systems droht.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Verfügbarkeit von Komponenten und insbesondere von Versorgungsspannungen mit Hilfe der Steuereinrichtung - dem sogenannten "Control­ ler" - des Gesamtsystems durchzuführen. Da nun im Sinne einer Minimierung des Stromverbrauches in Bordnetzen in der Regel gefordert wird, dass in einem inaktiven Zustand ein bestimm­ ter Ruhestrom von ca. 100 µA bei allen Bordkomponenten nicht überschritten wird, sind auch die an sich die Überwachung der Versorgungsspannung übernehmenden Controller nicht einsetz­ bar. Insoweit ist also die Erkennung und Speicherung eines Totalausfalles der Versorgungsspannung bei einem Controller­ gesteuerten System, das sich in inaktivem Zustand befindet, nicht möglich.

Ferner ist beim Stand der Technik problematisch, dass bei ausgefallener Energieversorgung dann das Hochfahren des Sys­ tems und die entsprechende Fehlererkennung und -verarbeitung nicht mehr möglich sind, es sei denn, es steht noch eine E­ nergiequelle zur Verfügung, die die zur Aktivierung notwendi­ ge Energie liefern kann. Dann kann die Erkennung des Versor­ gungsspannungsausfalles nach dem Anlaufen des Systems erfol­ gen.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ohne weiteres erkenn­ bar, dass das Problem einer Controller-unabhängigen Überwa­ chung und Speicherung des Zustandes der Energieversorgung von sicherheitsrelevanten Systemen insbesondere in deren deakti­ viertem Ruhezustand nach wie vor ungelöst ist.

Die Erfindung schafft nun in diesem Zusammenhang Abhilfe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebene Kombination von Merkmalen.

Demnach ist losgelöst vom eigentlichen Controller zumin­ destens ein Zustandsspeicher vorgesehen, der mit einem be­ grenzten Ruhestrom betreibbar und durch einen Ausfall der Versorgungsspannung aus einem Bereitschaftszustand in einen für den Ausfall signifikanten und durch Wiederanlegen der Versorgungsspannung nicht löschbaren Signalzustand überführ­ bar ist. Dabei sind ein mit der zu überwachenden Versorgungs­ spannung gekoppelter Setz-Eingang, ein mit einer Steuerein­ richtung des Systems gekoppelter Melde-Ausgang zur Übermitt­ lung des Speicherzustandes an die Steuereinrichtung, und ein mit der Steuereinrichtung gekoppelter Rücksetz-Eingang vorge­ sehen, über den der Zustandsspeicher von der Steuereinrich­ tung aus dem Signalzustand in den Bereitschaftszustand rück­ setzbar ist.

Die Erfindung hat also kurz umrissen als Kernpunkt zum Ge­ genstand, dass die für die Sicherheit relevante Information, wonach eine Energiequelle nicht mehr verfügbar ist, unmittelbar in einem Zustandsspeicher abgelegt wird. Die Speicherung erfolgt ohne Mithilfe der System-Steuereinrichtung (Control­ ler) und kann folglich mit einem sehr stark begrenzten Ruhe­ strom bewerkstelligt werden. Um ferner auszuschließen, dass durch eine Erholung der Energiequelle, also durch Wiederanle­ gen der Versorgungsspannung der Zustandsspeicher, der den Ausfall der Versorgungsspannung anzeigt, wieder gelöscht wird, ist die erfindungsgemäße Zustandsspeichervorrichtung so angelegt, dass der Zustandsspeicher aus dem Signalzustand nur über einen Rücksetz-Eingang von der Steuereinrichtung in den Bereitschaftszustand rücksetzbar ist. Die Ausfallspeicherung erfolgt also in einer Weise, dass der zu einer Energiequelle zugehörige Zustandsspeicher bei Ausfall der Energiequelle auf einen definierten Zustand gesetzt wird, der auch dann erhal­ ten bleibt, wenn die Energiequelle eventuell zeitlich danach wieder verfügbar sein sollte. Bei einem aktivierten Steue­ rungssystem kann dieser Zustand anschließend abgefragt und ausgewertet werden. Danach wiederum kann die Zustandsspei­ chervorrichtung wieder in den Bereitschaftszustand gesetzt werden, in dem ein neuerlicher Spannungsausfall detektier- und speicherbar ist.

Bevorzugtermaßen ist es ferner vorgesehen, dass an dem Melde­ ausgang des mindestens einen Zustandsspeichers ein niedriger Signalpegel bei ordnungsgemäßer Versorgungsspannung ausgege­ ben wird. Dies bedeutet schaltungstechnisch, dass der Ausgang nicht gegen den entsprechenden Eingang der Steuereinrichtung (Controller) treibt, was bei abgeschaltetem System - also wenn die Steuereinrichtung nicht mehr mit Spannung versorgt wird - zu einem höheren Ruhestrom führen würde.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektronischen Zustands­ speichervorrichtung mit zwei Zustandsspeichern und

Fig. 2 ein Schaltbild eines dieser Zustandsspeicher.

In Fig. 1 ist mit 1 eine elektronische Zustandsspeichervor­ richtung für zwei parallel angelegte Versorgungsspannungen EV1, EV2 bezeichnet, die als Energiequelle für ein schema­ tisch mit 2 angedeutetes elektromechanisches Bremssystem die­ nen. Die Einspeisung der Versorgungsspannungen EV1, EV2 er­ folgt dabei über Schutzdioden 3, 4.

Um den Zustand der beiden Versorgungsspannungen EV1, EV2 lü­ ckenlos und auch bei deaktiviertem Bremssystem 2 verfolgen zu können, sind die Versorgungsspannungen EV1, EV2 über entspre­ chende Abgriffsleitungen 5, 6 mit Setz-Eingängen 7, 8 der Zu­ standsspeichervorrichtung 1 verbunden. Ferner sind bei der Zustandsspeichervorrichtung 1 zwei Melde-Ausgänge 9, 10 vor­ gesehen, über die die Zustandsspeichervorrichtung 1 mit einer zentralen Steuereinrichtung 11 - dem sogenannten Controller - verbunden ist. Schließlich weist die Zustandsspeichervorrich­ tung 1 zwei Rücksetz-Eingänge 12, 13 auf, über die der Cont­ roller 11 die entsprechenden Zustandsspeicher 14, 15 in der Zustandsspeichervorrichtung 1 rücksetzen kann.

Die beiden Zustandsspeicher 14, 15 sind jeweils so angelegt, dass sie mit einem begrenzten Ruhestrom mit einem Wert unter 100 µA betreibbar sind, wobei Unabhängigkeit vom Betriebszu­ stand des Controllers 11 gegeben ist. Solange die Versor­ gungsspannungen EV1, EV2 ordnungsgemäß anliegen, wird an den Melde-Ausgängen 9, 10 ein niedriger Signalpegel ausgegeben. Sobald eine oder beide Versorgungsspannungen EV1 und/oder EV2 zumindest kurzzeitig ausgefallen sind, wird dies in den Zu­ standsspeichern 14 bzw. 15 durch Setzen eines Signalpegels protokolliert. Dieser Signalzustand ist auch durch Wiederan­ legen der Versorgungsspannung(en) EV1 bzw. EV2 nicht wieder löschbar und führt am Melde-Ausgang 9, 10 zu einem eindeutigen, vom Controller 11 erkennbaren Signal. Insoweit können also auch Versorgungsspannungsausfälle während des deaktiven Zustandes des Controllers 11 nach dessen Hochfahren erfasst und entsprechend ausgewertet werden.

Danach können die beiden Zustandsspeicher 14, 15 über die Rücksetz-Eingänge 12, 13 vom Controller 11 wieder aus dem Signalzustand in den Bereitschaftszustand zurückgesetzt wer­ den.

In Fig. 2 ist der Aufbau der Zustandsspeicher anhand des die Versorgungsspannung EV1 überwachenden Zustandsspeichers 14 dargestellt. Kernstücke des als bistabile Kippstufe mit Vor­ zugslage ausgelegten Zustandsspeichers sind die beiden NMOS- Feldeffekttransistoren FET1, FET2, die mit ihrer Drain- Source-Strecke (D1-S1, D2-S2) jeweils unter Zwischenschaltung eines Drain-Widerstandes R1, R2 zwischen den Setz-Eingang 7 und Masse geschaltet sind. Ferner sind die Transistoren FET1, FET2 wechselseitig unter Zwischenschaltung von Gate-Wider­ ständen R3, R4 mit ihrem Gate-Anschluß G1, G2 mit dem Drain- Anschluß D1, D2 des jeweils anderen Transistoren FET2, FET1 verbunden. Schließlich ist der Gate-Anschluß G1 des Transis­ tors FET1 über einen Kondensator C mit Masse verbunden.

Der Drain-Anschluß D1 des Transistors FET1 bildet - wie in Fig. 2 angedeutet ist - den Melde-Ausgang 9 des Zustandsspei­ chers 14. Der Rücksetz-Eingang 12 an den Gate-Anschluß G1 des Transistors FET1 angekoppelt.

Durch die dargestellte und beschriebene Verschaltung liegt am Melde-Ausgang 9 der bereits erwähnte niedrige Pegel an, so­ fern am Setz-Eingang 7 die ordnungsgemäße Versorgungsspannung EV1 anliegt. Sobald diese einbricht, schalten die Transisto­ ren FET1, FET2, wodurch der Melde-Ausgang 9 auf hohen Pegel gesetzt wird. Über den Rücksetz-Eingang 12 kann der Schaltzu­ stand der Transistoren FET1, FET2 wieder geändert und das System in seinen Bereitschaftszustand zurückversetzt werden.

Claims (5)

1. Elektronische Zustandsspeichervorrichtung zur Überwachung der Verfügbarkeit von Versorgungsspannungen (EV1, EV2) von insbesondere sicherheitsrelevanten elektrischen Systemen in Fahrzeugen, gekennzeichnet durch
mindestens einen Zustandsspeicher (14, 15), der mit ei­ nem begrenzten Ruhestrom betreibbar und durch einen Aus­ fall der Versorgungsspannung (EV1, EV2) aus einem Be­ reitschaftszustand in einen für den Ausfall signifikan­ ten und durch Wiederanlegen der Versorgungsspannung (EV1, EV2) nicht löschbaren Signalzustand überführbar ist,
einen mit der zu überwachenden Versorgungsspannung (EV1, EV2) gekoppelten Setz-Eingang (7, 8) am Zustandsspeicher (14, 15),
einen mit einer Steuereinrichtung (11) des Systems ge­ koppelten Melde-Ausgang (9, 10) zur Übermittlung des Speicherzustandes an die Steuereinrichtung (11), und
einen mit der Steuereinrichtung (11) gekoppelten Rück­ setz-Eingang (12, 13), über den der Zustandsspeicher (14, 15) von der Steuereinrichtung (11) aus dem Signal­ zustand in den Bereitschaftszustand rücksetzbar ist.

2. Zustandsspeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung zweier paralle­ ler Versorgungsspannungen (EV1, EV2) zwei Zustandsspeicher (14, 15) mit paarweise angelegten Setz-Eingängen (7, 8), Melde-Ausgängen (9, 10) und Rücksetz-Eingängen (12, 13) vorgesehen sind.

3. Zustandsspeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, dass der Ruhestrom auf einen Wert unter 100 µA begrenzt ist.

4. Zustandsspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zustands­ speicher (14, 15) ein Paar von wechselseitig zwischen Ga­ te- und Drain-Anschluß (G1, D1, G2, D2) als bistabile Kippstufe mit Vorzugslage verschaltete MOSFET-Transistoren (FET1 FET2) enthält.

5. Zustandsspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem mindes­ tens einen Melde-Ausgang (9, 10) ein niedriger Signalpegel bei ordnungsgemäßer Versorgungsspannung (EV1, EV2) an­ steht.