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Verteilerdose ohne Relais oder Sicherung sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Verteilerdose
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Die vorliegende Erfindung betrifft Verteilerdosen ohne Relais oder Sicherung sowie Leistungsverteilungseinheiten.
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Verteilerdosen und Leistungsverteilungseinheiten werden gewohnlich verwendet, um Leistung und andere elektrische Signale zu einem oder mehreren Teilsystemen zu verteilen. Die Einheiten umfassen gewohnlich ein oder mehrere mechanische Relais und eine oder mehrere Sicherungen. Die Relais werden gewöhnlich verwendet, um einen großen Strom führende elektrische Verbindungen zu offnen und zu schließen, und die Sicherungen werden gewöhnlich verwendet, um bei Fehlerbedingungen den Stromkreis zu unterbrechen und dadurch eine Last zu schützen.
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Sicherungen sind gewöhnlich nicht wieder verwendbare Einheiten, die ersetzt werden müssen, wenn sie während einer Fehlerbedingung unterbrochen wurden (wenn die Sicherungen durchgebrannt sind). Das Ersetzen und Wiederaufbereiten von durchgebrannten Sicherungen kann problematisch und kostenintensiv sein. Sicherungen sehen unter Umständen keine Rückmeldung oder anderen empirischen Angaben vor, die bei der Diagnose der zum Durchbrennen der Sicherung führenden Fehlerbedingungen hilfreich sein könnten. Sicherungen sehen außerdem keine Frühwarnung vor dem Auftreten von derartigen Fehlerbedingungen vor.
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Relais sind allgemein kostenintensive Elemente, die entfernt, wiederaufbereitet oder repariert werden müssen, wenn sie ausfallen. Die mechanische Natur der Relais neigt dazu, die Steuerfunktion zu begrenzen, wobei häufig instabile Laststromeigenschaften wie etwa ein Einschaltstrom, eine Welligkeit, ein Rauschen usw. verursacht werden. Das Öffnen der Relais kann auch problematisch sein, weil die Relais zu einem Kontaktprellen neigen und die Stromversorgung nicht unmittelbar unterbrechen, sodass Spitzen und andere Erhaltungsströme weiterhin zu dem assoziierten Teilsystem geführt werden.
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Die Relais und Sicherungen sind allgemein groß und nehmen entsprechend große Flächen auf den Leiterplatten ein. Dies kann zu Entwurfsbeschränkungen und anderen Problemen beim Unterbringen von Leiterplatten in Fahrzeugen und anderen Umgebungen führen. Relais und Sicherungen weisen eine kurze Vorlaufzeit bis zu einem Ausfall auf, sodass die Originalteilhersteller die Leiterplatten, Sicherungen und Relais für eine Wartung durch den Benutzer zugänglich machen müssen.
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Die
WO 02/051 668 A1 beschreibt eine Verteilerdose mit Schutzschaltern. Die Schutzschalter können je nach Stromdurchfluss geöffnet beziehungsweise geschlossen werden. Dazu wird an den Schutzschaltern überprüft, ob der daran anliegende Stromfluss innerhalb eines Normalbereichs liegt beziehungsweise außerhalb von diesem. Liegt der Stromdurchfluss außerhalb des Normalbereichs wird der jeweilige Schalter zumindest temporär geöffnet.
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Die
DE 195 30 664 A1 beschreibt einen Leistungs-MOSFET mit einer Überstromüberwachungsschaltung und einer Übertemperaturüberwachungsschaltung. Wenn ein Überstrom- oder ein Übertemperaturfehler von den jeweiligen Schaltungen gemessen wird, so wird eine Logikschaltung aktiviert, um den Leistungs-MOSFET abzuschalten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verteilerdose mit Relais und Sicherungsfunktion zur Verfügung zu stellen, wobei die Verteilerdose dazu in der Lage ist, auf einfache Art und Weise zu überprüfen, ob die an ihr anliegenden Betriebsbedingungen genügen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 17. Verbesserte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gegeben.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Verteilerdosen ohne Relais oder Sicherungen sowie entsprechende Leistungsverteilungseinheiten angegeben, um die oben erläuterten Nachteile von derartigen Einheiten zu beseitigen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verteilerdose ohne Relais oder Sicherungen angegeben. Die Verteilerdose kann konfiguriert sein, um elektrische Signale zu wenigstens einem Ausgang in Abhängigkeit von über einen oder mehrere Eingange empfangenen Signalen zu verteilen. Die Verteilerdose kann wenigstens einen Schalter umfassen, der mit wenigstens einem Ausgang assoziiert ist und konfiguriert ist, um sich in Reaktion auf zugefuhrte Steuersignale zu offnen und zu schließen und dadurch die Verteilung von elektrischen Signalen zu dem assoziierten Ausgang zu steuern. Die Verteilerdose kann weiterhin wenigstens einen Sensor, der mit jedem Schalter assoziiert ist, um die Betriebsbedingungen des assoziierten Schalters zu erfassen, und einen Prozessor umfassen, der mit den Schaltern und Sensoren kommuniziert, um das Offnen und Schließen der Schalter zu steuern. Der Prozessor kann eine Logik für das Offnen und Schließen der Schalter in Abhängigkeit von den assoziierten Betriebsbedingungen und unabhängig von den über einen oder mehrere Eingänge empfangenen Signalen umfassen.
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Die Sensoren können in den Schaltern eingebettet sein. Die Schalter können Feldeffekttransistoren (FETs) sein. Die Schalter, die Sensoren und der Prozessor können auf einer Leiterplatte montiert sein, um eine Leiterplatte ohne Relais oder Sicherungen vorzusehen.
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Der Prozessor kann eine Stromsteuerlogik zum Steuern des Offnens der Schalter in Abhängigkeit von den erfassten Strombetriebsbedingungen umfassen. Die Stromsteuerlogik kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob der durch einen oder mehrere der Sensoren erfasste Strom größer als ein Stromschwellwert ist, und um die Schalter zu öffnen, wenn der erfasste Strom großer als der assoziierte Stromschwellwert ist. Die Stromsteuerlogik kann weiterhin konfiguriert sein, um Überstrombedingungen zu diagnostizieren, wenn der erfasste Strom größer als der mit dem Schalter assoziierte Stromschwellwert ist. Die Stromsteuerlogik kann konfiguriert sein, um einen Diagnosecode für die diagnostizierten Überstrombedingungen zu bestimmen. Die Stromsteuerlogik kann konfiguriert sein, um den fortgesetzten Betrieb der mit den Überstrombedingungen assoziierten Schalter zu testen.
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Der Prozessor kann eine Temperatursteuerlogik umfassen, um das Öffnen der Schalter in Abhängigkeit von erfassten Temperaturen zu steuern. Die Temperatursteuerlogik kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob die durch einen oder mehrere Sensoren erfasste Temperatur größer als ein Temperaturschwellwert ist, und um die Schalter zu öffnen, wenn die erfasste Temperatur größer als der assoziierte Temperaturschwellwert ist. Die Temperatursteuerlogik kann konfiguriert sein, um Ubertemperaturbedingungen zu diagnostizieren, wenn die erfasste Temperatur größer als der mit dem Schalter assoziierte Temperaturschwellwert ist. Die Temperatursteuerlogik kann konfiguriert sein, um den fortgesetzten Betrieb der mit den Übertemperaturbedingungen assoziierten Schalter zu testen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Verteilerdose ohne Relais oder Sicherungen angegeben, die konfiguriert ist, um elektrische Signale zu wenigstens einem Ausgang in Abhängigkeit von über einen oder mehrere Eingange empfangenen Signalen zu verteilen. Das Verfahren kann das Steuern von wenigstens einem Schalter umfassen, um elektrische Signale zu wenigstens einem Ausgang in Abhängigkeit von über eine oder mehrere Eingänge empfangenen Signalen zu verteilen, eine Fehlerbedingung für wenigstens einen Schalter in Abhängigkeit von mit demselben assoziierten Betriebsbedingungen zu bestimmen, den mit der Fehlerbedingung assoziierten Schalter zu öffnen, wobei das Öffnen des Schalters die Steuerung des Schalters über den einen oder die mehreren Eingänge außer Kraft setzt, und den fortgesetzten Betrieb des mit der Fehlerbedingung assoziierten Schalters zu testen.
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Das Verfahren kann weiterhin das Testen des fortgesetzten Betriebs des Schalters umfassen, indem die Betriebsparameter des Schalters begrenzt werden und der Schalter danach auf weiterhin bestehende Fehlerbedingungen geprüft wird, wobei etwa die Betriebsparameter sukzessive begrenzt werden, bis die Fehlerbedingung endet, um eine Notfunktion vorzusehen. Das Verfahren kann weiterhin das Prüfen des fortgesetzten Betriebs des Schalters umfassen, wobei der mit der Fehlerbedingung assoziierte Schalter wiederholt geschlossen und geöffnet wird.
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Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
- 1 zeigt eine Verteilerdose ohne Relais oder Sicherungen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Verteilerdose gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
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1 zeigt eine Verteilerdose 10 ohne Relais oder Sicherungen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Verteilerdose 10 umfasst eine Anzahl von elektronischen Schaltern 14-18, die eine Leistungsverteilung zu einer Anzahl von Ausgängen 24-28 vorsehen. Das Offnen und Schließen der Schalter 14-18 kann durch einen Prozessor 30 in Abhängigkeit von über Eingänge 36-42 empfangenen Signalen gesteuert werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Verteilerdose 10 eine beliebige Anzahl von Schaltern 14-18 und Einrichtungen zum Steuern der elektrischen Übertragung zu den Ausgängen 24-28. Entsprechend kann die Verteilerdose 10 eine beliebige Anzahl von Merkmalen und Konfigurationen zum Manipulieren oder andersartigen Umkonfigurieren der elektrische Signale umfassen.
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Die Verteilerdose 10 kann konfiguriert sein, um in verschiedenen Umgebungen betrieben zu werden und verschiedene Operationen zu unterstützen. Die Verteilerdose 10, die hier als Leistungsverteilungseinheit bezeichnet wird, kann von dem Typ sein, der gewöhnlich in Kraftfahrzeugen und anderen Fahrzeugen zu finden ist, in denen mehrere Drähte und Stecker für die Leistungsverteilung mit den Ausgängen 24-28 der Verteilerdose verbunden sind, um Leistung von einer oder mehreren mit der Verteilerdose 10 assoziierten Leistungsquellen (nicht gezeigt) zu empfangen. Zum Beispiel konnen die verschiedenen Fahrzeugsteuerfunktonen mit den Eingangen 36-42 kommunizieren, um eine Leistungsverteilung zu den Ausgangen 24-28 anzufordern, wobei der Prozessor 30 die eingehenden Anforderungen empfängt und verschiedene Operationen durchführt, um die angeforderte Leistung zu den assoziierten Ausgängen 24-28 zu verteilen, indem er etwa die assoziierten Schalter 14-18 schließt.
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Natürlich kann die vorliegende Erfindung durch verschiedene Konfigurationen und Merkmale für die Verteilerdose 10 realisiert werden und ist nicht auf die vorstehenden Konfigurationen und Merkmale beschränkt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass die Verteilerdose 10 an verschiednen Positionen und unter verschiedenen Umgebungen für verschiedene Anwendungen verwendet werden kann, wobei die Erfindung nicht auf die oben genannten Positionen, Umgebungen und Anwendungen beschrankt ist.
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Die Schalter 14-18 können verschiedene Konfigurationen und Merkmale aufweisen, um die Übertragung von elektrischen Signalen zu den Ausgangen 24-28 zu unterstützen. Die Schalter 14-18 können Sensoren 46-50, Prozessoren (nicht gezeigt), eine Logik (nicht gezeigt) oder andere Merkmale umfassen, die den Betrieb der Schalter unterstutzen. Diese Merkmale können in eine integrierte Schaltung gepackt und an einer Leiterplatte montiert werden, um eine integrierte Schaltung mit einem DIP-Aufbau (Dual-in-line-Package) vorzusehen.
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Die Schalter 14-sind Einrichtungen ohne Relais oder Sicherungen, wobei sie die gewöhnlich mit Relais oder Sicherungen assoziierten Funktionen vorsehen, aber nicht die normalerweise mit Relais oder Sicherungen verbundenen Nachteile aufweisen. Die Schalter 14-18 können geöffnet und geschlossen werden, um die Verteilung von elektrischen Signalen zu den Ausgängen zu steuern (d.h. eine Relaisfunktion vorzusehen), und sie können wahrend einer Fehlerbedingung geöffnet werden, um eine Verteilung von elektrischen Signalen zu den Ausgangen zu unterbrechen (d.h. eine Sicherungsfunktion vorzusehen).
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Die Schalter 14-18 können Festkörperelemente wie etwa Transistoren der Feldeffekttransistoren (FETs) sein, die gewöhnlich als intelligente FETs bezeichnet werden. Die Schalter 14-18 können als intelligente Einrichtungen bezeichnet werden, weil sie konfiguriert sind, um durch die Signale aus dem Prozessor oder auf der Basis von anderen in Kommunikation stehenden logischen Einheiten gesteuert zu werden.
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Die Sensoren 46-50 können konfiguriert sein, um eine beliebige Anzahl von Betriebsbedingungen für die Schalter 14-18 wie zum Beispiel den Stromfluss und die Schaltertemperaturen zu überwachen. Der Prozessor 30 kann mit den Schaltern 14-18 und den Sensoren über eine Anzahl von Kommunikationsleitungen kommunizieren. Die Schalter 14-18 und die Sensoren 46-50 können auch über einen gemeinsamen Kommunikationsbus (nicht gezeigt) oder ein anderes Mehrzugriff-Kommunikationsmedium mit dem Prozessor 30 kommunizieren.
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Der Prozessor kann eine Logik 54 zum Steuern des eigenen Betriebs und des Betriebs der Schalter 14-18 umfassen. Die Logik 54 kann Merkmale zum Steuern des Offnens und Schließens der Schalter 14-18 umfassen, um die elektrische Kommunikation zu den Ausgängen 24-28 zu steuern. Die Schalter 14-18 können Register oder andere Einrichtungen, die eine fest verdrahtete Logik vorsehen, sowie andere Einrichtungen umfassen, um die mit dem Öffnen und Schließen der Schalter 14-18 assoziierten Operationen zu unterstützen, um einen Ausfallschutz und eine Schalteröffnung im Fall eines Ausfalls des Prozessors 30 oder der Logik 54 vorzusehen (d.h. dafür zu sorgen, dass die Lasten keine Überstrom- oder Überspannungsbedingungen erfahren).
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Die Verkleidungsdose 10 kann einen Kommunikationsanschluss 58 für die Kommunikation mit dem Prozessor 30 umfassen. Der Kommunikationsanschluss 58 kann durch externe Einrichtungen verwendet werden, um den Prozessor 30 zu programmieren und Informationen von demselben zu empfangen. Die vorliegende Erfindung sieht vor, dass der Prozessor 30 eine Logik 54 für die Diagnose von Fehlerbedingungen in den Schaltern 14-18 umfasst, sodass die Fehlerbedingungen über den Kommunikationsanschluss an einen Computer oder eine Person kommuniziert werden können, um eine Reparatur oder Fehlersuche am Fahrzeug vorzunehmen.
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Das Öffnen der Schalte 14-18 kann durch den Prozessor 30 gesteuert werden, um die Größe des durch denselben fließenden Stroms zu messen. Dies kann vorteilhaft sein, um die Belastung eines mit einem Ausgang verbundenen Systems durch Einschaltstrome oder andere Überströme zu begrenzen. Der Prozessor 30 kann einen Spannungspegel oder andere Betriebsparameter der Schalter 14-18 steuern, um das Öffnen derselben zu steuern. Der Spannungspegel kann moduliert oder auf andere Weise erhöht werden, um den durch die Ausgangssysteme gehenden Strom allmählich zu erhöhen und dadurch eine Belastung der Ausgangssysteme zu begrenzen. Die Spannungspegel können auch gesteuert werden, um die Strompegel zu begrenzen, wenn die Schalter 14-18 schlechter werden, und eine Notfunktion vorzusehen. Das Öffnen der Schalter 14-18 kann durch den Prozessor 30 gesteuert werden, um ein Prellen und andere Operationen zu begrenzen, die dazu führen, dass Stromspitzen oder andere Erhaltungsströme das Ausgangsystem erreichen, nachdem der Schalter geöffnet wurde.
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Das Öffnen und Schließen der Schalter 14-18 kann durch den Prozessor 30 gesteuert werden, um den Betrieb einer wiederverwendbaren Sicherung vorzusehen. Die kann während Fehlerbedingungen vorteilhaft sein, weil die Schalter 14-18 wahrend der Fehlerbedingung geöffnet werden können, um einen Schutz vor Beschädigung vorzusehen, und dann durch den Prozessor 30 geschlossen werden können, nachdem der Fehler korrigiert wurde. Die Möglichkeit, die Schalter 14-18 schließen zu können und keinen Ersatz vorsehen zu müssen, ist vorteilhaft, weil dadurch die Kosten für das Ersetzen und Wiederaufbereiten reduziert werden.
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Der Prozessor 30 kann auch eine Logik zum Überwachen der Betriebsbedingungen unter Fehlerbedingungen umfassen, um eine Ruckmeldung vorzusehen, die für die Diagnose von Fehlerzustanden verwendet werden kann. Der Prozessor 30 kann zum Beispiel Diagnosecodes in Abhängigkeit von verschiedenen Fehlerbedingungen zuweisen. Die Diagnosecodes können dann über den Kommunikationsanschluss für die Analyse ausgegeben werden.
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Die Diagnosecodes können eine beliebige Anzahl von Parametern umfassen und können mit einer beliebigen Anzahl von Fehlererfassungsauslosern assoziiert sein. Zum Beispiel können die Diagnosecodes mit Strombedingungen assoziiert sein, wie etwa mit einer offenen Bedingung (kein Stromfluss), Überstromfehlern (d.h. unterschiedliche Codes für variierende Stromhöhen), Kurzschlüssen zur Erde, Kurzschlüssen zur Batterie und ähnlichem. Die Diagnosecodes können mit Temperaturbedingungen wie etwa der Temperatur der Verteilerdose, der Temperatur der Packung und ahnlichem assoziiert sein.
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2 zeigt ein Flussdiagramm 64 eines Verfahrens zum Steuern der Schalter 14-18 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann in der Logik 54 oder in anderen mit dem Betrieb des Prozessors 30 assoziierten funktionellen Aspekten eingebettet sein. Die Logik 54 kann konfiguriert sein, um den Betrieb des Prozessors 30, der Schalter 14-18 und/oder der Sensoren 46-50 anzufordern, anzuweisen oder auf andere Weise in Übereinstimmung mit den nachfolgend erläuterten Operationen einzuleiten.
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Das unten beschriebene Verfahren betrifft das Steuern des Betriebs von einem der Schalter. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass der Prozessor nur einen Schalter steuert. Die vorliegende Erfindung sieht auch andere Anwendungen wie etwa das gleichzeitige Steuern und Analysieren des Betriebs von einem oder mehreren Schaltern in Übereinstimmung mit den nachfolgend erläuterten Operationen vor.
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Ein Aspekt des Verfahrens betrifft eine Stromüberwachungsoperation, in der ein durch den Schalter fließender Strom überwacht wird, um zu bestimmen, ob der Schalter 14-18 in Abhängigkeit davon geöffnet werden sollte. Dies kann der Funktion einer Sicherung entsprechen, weil der Schalter 14-18 geöffnet werden kann, wenn die Strompegel über einen vorbestimmten Pegel steigen.
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In Block 68 wird ein erster Schalterstromwert bestimmt Der erste Schalterstromwert kann mit einem Bereich von annehmbaren Stromwerten assoziiert sein. Der Bereich kann mit den Ausgangssystemen assoziiert sein, die mit einem oder mehreren der Ausgänge 24-28 verbunden sind. Die Werte können in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Verteilerdose, von den Betriebsbedingungen des Ausgangssystems und/oder anderen Betriebsbedingungen gewählt werden.
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Der erste Schalterstromwert kann ein mit vorbestimmten Standardwert sein, der mit Betriebsbedingungen des mit dem Schalter 14-18 verbundenen Ausgangsteilsystems assoziiert ist. Er kann über den Kommunikationsanschluss 58 in dem Prozessor 30 programmiert werden und/oder als Standardwert gesetzt werden, was vorteilhaft ist, wenn große Fahrzeuge in großen Stuckzahlen hergestellt werden und es unpraktisch ist, den Betrieb der Verteilerdose 10 eigens für jedes Fahrzeug zu programmieren.
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In Schritt 70 wird bestimmt, ob der Schalterstrom größer als der erste Schalterstromwert ist. Diese Bestimmung kann durch den Prozessor 30 in Abhängigkeit von Signalen durchgeführt werden, die von den mit den Schaltern assoziierten Sensoren 46-50 empfangen werden. Die Sensoren 46-50 können konfiguriert sein, um periodisch Stromwerte zu dem Prozessor 30 auszugeben, wodurch die Bestimmung vereinfacht wird.
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In Block 74 steuert der Prozessor 30 das Schließen des Schalters 14-18 oder hält diesen geschlossen, wenn der assoziierte Schalterstromwert kleiner als der entsprechend zugewiesene erste Schalterstromwert ist. Das Steuern zum Schließen der Schalter 14-18 kann das Schließen des Schalters 14-18 aus einem geöffneten Zustand und/oder das Halten des Schalters 14-18 in einer geschlossenen Position umfassen, wenn der Schalter 14-18 bereits geschlossen ist. Der geschlossene Schalter leitet dann elektrische Signale zu dem assoziierten Ausgang, um eine Relaisfunktion vorzusehen. Wenn der Schalter 14-18 aus der geöffneten Position (in der kein Strom zu dem Ausgang fließt) geschlossen wird, kann der Prozessor 30 eine weitere Logik zum Steuern des Schalters 14-18 umfassen, um die Belastung des verbundenen Ausgangssystems durch den Strom zu steuern.
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Sobald der Schalter 14-18 in Block 74 geschlossen wurde, kann das Verfahren zu Block 70 zurückkehren, um die Stromüberwachungsoperationen fortzusetzen und um zu bestimmen, ob eine folgende Operation Änderungen in dem Schalterstrom verursacht. Optional kann in Block 76 eine Temperaturuberwachungsoperation parallel zu der Stromüberwachungsoperation durchgeführt werden, um das Offnen des Schalters 14-18 in Abhängigkeit von der Temperatur und nicht vom Strom zu steuern.
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In Block 78 wird der Schalter 14-18 in Reaktion darauf geöffnet, dass bestimmt wird, dass der Schalterstrom großer als der in Block 70 bestimmte erste Schalterstromwert ist. Das Öffnen des Schalters 14-18 erfolgt vorzugsweise augenblicklich, um eine geöffnete Schaltung zwischen den Eingangen und Ausgängen vorzusehen und dadurch ein Schalterprellen zu verhindern, das dazu fuhrt, dass Spitzen und andere Erhaltungsströme zu dem Ausgangssystem fließen.
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In Block 80 wird die mit dem Öffnen des Schalters 14-18 in Block 78 assoziierte Offnungsbedingung diagnostiziert. Die Diagnose kann eine beliebige Anzahl von Operationen und Berechnungen des Prozessors 30 umfassen. Die Diagnose kann auch das Zuweisen eines Diagnosecodes zu der Öffnungsbedingung in Abhängigkeit von dem Schalterstrom umfassen. Der Diagnosecode kann dann in einem Speicher (nicht gezeigt) oder in einer anderen Einrichtung gespeichert werden, um anschließend über den Kommunikationsanschluss ausgegeben zu werden.
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Die Diagnose kann das Vergleichen des Schalterstroms mit einer im Prozessor gespeicherten Nachschlagetabelle umfassen. Die Nachschlagetabelle kann verwendet werden, um den Schalterstrom mit bekannten Strompegeln zu verknüpfen, um die Zuweisung eines Diagnosecodes zu vereinfachen. Zum Beispiel kann ein Diagnosecode für einen Kurzschluss zur Erde mit einem Schalterstrombereich assoziiert werden, kann ein Diagnosecode für einen Kurzschluss zur Batterie mit einem anderen Schalterstrombereich assoziiert werden, kann ein Diagnosecode für einen offenen Stromkreis mit keinen Schalterstrom assoziiert werden und kann ein Diagnosecode für einen hohen Strom mit einem Schalterstrom assoziiert werden, der größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist, zum Beispiel doppelt so groß wie der erste Stromwert. Die vorliegende Erfindung sieht auch die Verwendung einer anderen Anzahl von Diagnosecodes und andere Verfahren zum Bestimmen derselben vor und ist nicht auf die oben beschriebenen beschränkt.
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In Block 84 wird ein zweiter Schalterstrom-Schwellwert für die Verwendung zum Testen der fortgesetzten Leistungsverteilung bestimmt. Der Stromschwellwert kann in Abhängigkeit von einer Fehlerdiagnose oder anderen vordefinierten Operationen bestimmt werden. Er kann niedriger als der erste Stromschwellwert sein, um etwa den fortgesetzten Betrieb bei niedrigeren Strömen zu testen, und/oder er kann gleich dem ersten Stromwert sein, um den fortgesetzten Betrieb nach Abwarten einer vorbestimmten Zeitperiode zu testen.
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Vorübergehende Kurzschlüsse sind ein verbreitetes Problem, das zum Durchbrennen von Sicherungen aufgrund von kurzzeitigen Fehlerbedingungen führen kann. Weil die Kurzschlüsse vorübergehend sind, kann es vorteilhaft sein, den Betrieb des Teilsystems nach der Fehlerbedingung fortzusetzen, um eine Notfunktion vorzusehen. Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem, indem sie den fortgesetzten Betrieb des Schalters testet.
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Das Testen des fortgesetzten Betriebs des Schalters 14-18 kann das Begrenzen der Betriebsparameter des Schalters 14-18 und das nachfolgende Prüfen auf andauernde Fehlerbedingungen umfassen. Zum Beispiel können die Betriebsparameter sukzessive beschrankt werden, bis die Fehlerbedingung beendet wird, um eine Notfunktion vorzusehen. Das Testen des fortgesetzten Betriebs des Schalters 14-18 kann das wiederholte Schließen und Offnen des mit der Fehlerbedingung assoziierten Schalters 14-18 umfassen.
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In Block 86 wird der Schalter 14-18 wieder geschlossen, wobei bestimmt wird, ob der Strompegel größer als der in Block 84 bestimmte zweite Stromschwellwert ist. Dazu kann der Schalter 14-18 kurz geschlossen werden, um die Strompegel zu testen und die Ausgabe von hohen Strompegeln zu begrenzen, wenn der Fehler nicht mit einem vorübergehenden Fehler assoziiert ist. Wenn der Strom niedriger als der zweite Stromschwellwert ist, dann kann der Schalter 14-18 in Block 88 derart gesteuert werden, dass er geschlossen bleibt.
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Wenn der Strompegel weiterhin großer als der zweite Stromschwellwert ist, dann wird in Block 92 erneut eine Fehlerdiagnose durchgeführt. Es wird dann zu Block 84 zurückgekehrt, um einen dritten Schalterstrom-Schwellwert zu bestimmen. Der dritte Stromschwellwert kann gleich oder kleiner als der zweite Stromschwellwert sein. Der dritte Stromschwellenwert kann gleich dem zweiten Strompegel sein, um den Ausgangsbetrieb nach Abwarten einer vorbestimmten Zeitperiode zu testen, und/oder kleiner als der zweite Strompegel sein, um den Ausgangsbetrieb bei einem noch niedrigeren Strom zu testen. Der dritte Stromschwellwert kann in ähnlicher Weise bestimmt werden sie der zweite niedrigere Schwellwert. Optional können die sukzessiven Stromschwellwerttests in Block 96 aufgezeichnet werden. Diese Werte können beim Bestimmen der Stromschwellwerte berücksichtigt werden und/oder können beim Zuweisen von Diagnosecodes zu den Fehlerbedingungen verwendet werden.
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Es wird zu Block 86 zurückgekehrt, um den fortgesetzten Betrieb des Schalters mit dem dritten Stromschwellwert zu testen. Der oben beschriebene Prozess wird wiederholt, um zu bestimmen, ob der Schalter 14-18 geschlossen oder geöffnet werden soll. Das kontinuierliche Durchlaufen einer Anzahl von Testströmen kann fortgesetzt werden, wenn ein Test nicht erfolgreich ist. Die Testparameter können in die Logik aufgenommen werden, um die Anzahl von aufeinander folgenden Tests und die Zeitdauern zwischen denselben zu steuern.
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In Block 98 wird der Schalter 14-18 dauerhaft in der geöffneten Position gehalten, wenn ein oder mehrere nicht erfolgreiche Tests durchgeführt wurden. Dieser Schwellwert kann mit einer vorbestimmten Anzahl von nicht erfolgreichen Zyklen zum Senken des Stromschwellwerts und/oder einer Anzahl von nicht erfolgreichen Zyklen zum Warten auf die Beendigung des vorübergehenden Ausfalls assoziiert werden. Wenn zum Beispiel eine Überstrombedingung durch einen vorübergehenden Kurzschluss verursacht wird, dann ist es wahrscheinlich, dass durch das Senken des Stromschwellwerts und/oder durch das Warten während einer Anzahl von Testzyklen schließlich wenigstens ein gewisser Stromfluss zu dem Ausgangssystem wiederhergestellt wird, um eine Notfunktion vorzusehen. Wenn die Überstrombedingung dagegen durch einen schweren Kurzschluss oder einen anderen Kurzschluss verursacht wird, der einen zu großen Stromfluss veranlasst, dann kann der Schalter geöffnet werden, um einen Schaden zu vermeiden.
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Die vorliegende Erfindung sieht weiterhin das Bestimmen der verschiedenen Stromschwellwerte in Abhängigkeit von einer Anzahl von Betriebsbedingungen und Parametern der Verteilerdose 10, der Schalter 14-18, der Sensoren 46-50 und der Ausgange 24-28 vor. Die Differenz zwischen den verschiedenen Stromwerten kann auf vorausgehenden Stromwerten wie etwa Standarddekrementen und/oder anderen Parametern wie etwa der Schwere eines Fehlers, der Verschlechterung oder ähnlichem basieren. Zum Beispiel können niedrigere Stromwerte für jeden folgenden Test bestimmt werden, um die durch einen hohen Strom verursachte Verschlechterung zu kompensieren, und/oder es können niedrigere Werte für jeden folgenden Test in Abhängigkeit von der Aussetzungszeit oder der Schalternutzungsdauer bestimmt werden, um eine auf der Zeit beruhende Verschlechterung zu kompensieren.
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Wie oben beschrieben kann eine Temperaturuberwachungsoperation, die in Block 76 beginnt, unabhängig von oder parallel zu der oben beschriebenen Stromüberwachungsoperation durchgeführt werden, um das Öffnen des Schalters 14-18 zu steuern und/oder den Stromfluss zu dem damit verbundenen Ausgangssystem zu begrenzen.
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In Block 76 wird ein erster Schaltertemperaturwert bestimmt. Der erste Schaltertemperaturwert kann mit einem Bereich von annehmbaren Temperaturwerten assoziiert werden. Der Bereich kann mit den Ausgangssystemen assoziiert werden, die mit einem oder mehreren der Schalter 14-18 verbunden sind. Die Werte können in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Verteilerdose, den Betriebsbedingungen des Ausgangssystems und/oder anderen Betriebsbedingungen gewählt werden.
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Der erste Schaltertemperaturwert kann ein Standardwert sein, der mit vorbestimmten Betriebsbedingungen des mit dem Schalter 14-18 verbundenen Ausgangssystems und/oder mit dem Betrieb des Schalters 14-18 assoziiert ist. Die Temperaturwerte können mit Strompegeln korreliert sein, weil der Strom durch den Schalter 14-18 proportional zu der Wärmeerzeugung ist. Der erste Temperaturschwellwert kann über den Kommunikationsanschluss 58 in dem Prozessor 30 programmiert werden und/oder als Standardwert gesetzt werden, was bei der Herstellung einer großen Stückzahl von Fahrzeugen vorteilhaft sein kann, wo es unpraktisch ist, den Betrieb der Verteilerdose eigens für jedes Fahrzeug zu programmieren.
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In Block 104 wird bestimmt, ob die Schaltertemperatur großer als der erste Temperaturschwellwert ist. Diese Bestimmung kann durch den Prozessor in Abhängigkeit von den Signalen durchgeführt werden, die aus den mit den Schaltern assoziierten Sensoren empfangen werden. Die Sensoren 46-50 können konfiguriert sein, um periodisch Temperaturwerte an den Prozessor 30 auszugeben, wodurch die Bestimmung vereinfacht wird.
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In Block 106 steuert der Prozessor 30, dass der Schalter 14-18 geschlossen wird oder geschlossen bleibt, wenn der assoziierte Schaltertemperaturwert kleiner als der entsprechende erste Schaltertemperaturwert ist. Das Steuern zum Schließen des Schalters 14-18 kann das Schließen des Schalters 14-18 aus einem geöffneten Zustand und/oder das Halten des Schalters 14-18 in einem geschlossenen Zustand umfassen, wenn der Schalter 14-18 bereits geschlossen ist. Der geschlossene Schalter 14-18 führt dann elektrische Signale zu dem assoziierten Ausgang, um eine Relaisfunktion vorzusehen. Wenn der Schalter 14-18 aus einem geöffneten Zustand (in dem kein Strom zu dem Ausgang fließt) geschlossen wird, kann der Prozessor 30 eine weitere Logik zum Steuern des Schalters 14-18 umfassen, um die Belastung des verbundenen Ausgangssystems durch den Strom zu steuern.
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In Block 108 wird der Schalter 14-18 in Reaktion darauf geöffnet, dass bestimmt wird, dass die Schaltertemperatur größer als der erste Schaltertemperaturwert ist. Das Öffnen des Schalters 14-18 erfolgt vorzugsweise augenblicklich, um eine geöffnete Schaltung zwischen den Eingängen und Ausgängen vorzusehen und ein Prellen zu verhindern, das dazu führt, dass Spitzen und andere Erhaltungsströme weiterhin zu dem Ausgangssystem fließen.
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In Block 110 wird der mit dem Öffnen des Schalters assoziierte Öffnungszustand diagnostiziert. Diese Diagnose kann eine Vielzahl von Operationen und Berechnungen durch den Prozessor umfassen. Die Diagnose kann das Zuweisen eines Diagnosecodes zu dem Öffnungszustand in Abhängigkeit von der Schaltertemperatur umfassen. Der Diagnosecode kann dann in einem Speicher (nicht gezeigt) oder in einer anderen Einrichtung für die folgende Ausgabe über den Kommunikationsanschluss gespeichert werden. Die Diagnose kann das Vergleichen der Schaltertemperatur mit einer im Prozessor gespeicherten Nachschlagetabelle umfassen. Die Nachschlagetabelle kann verwendet werden, um die Schaltertemperatur mit bekannten Temperaturpegeln zu verknüpfen, um das Zuweisen eines Diagnosecodes zu vereinfachen.
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In Block 112 wird ein zweiter Schaltertemperatur-Schwellwert für die Verwendung zum Testen der fortgesetzten Leistungsverteilung zu dem Ausgang bestimmt. Der Temperaturschwellwert kann in Abhängigkeit von der Fehlerdiagnose oder von anderen vorbestimmten Operationen bestimmt werden. Er kann niedriger als der erste Temperaturschwellwert sein, um den fortgesetzten Betrieb bei niedrigeren Strömen (die mit den niedrigeren Temperaturen korreliert sind) zu testen, und/oder er kann gleich dem ersten Temperaturwert sein, um den fortgesetzten Betrieb nach Abwarten einer vorbestimmten Zeitdauer zu testen.
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In Block 116 wird der Schalter wieder geschlossen und es wird bestimmt, ob die Temperaturhöhe größer als der zweite Temperaturschwellwert ist. Dazu kann der Schalter kurz geschlossen werden, um die Temperaturhohen zu testen, d.h. um die Aussetzung des Ausgangs an die hohen Strompegel zu begrenzen, wenn der Fehler nicht mit einem vorübergehenden Fehler assoziiert ist. Wenn die Temperatur unter dem zweiten Temperaturschwellwert ist, kann der Schalter in Block 118 gesteuert werden, um geschlossen zu bleiben.
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Das Testen des fortgesetzten Betriebs des Schalters 14-18 kann das Begrenzen von Betriebsparametern des Schalters 14-18 und das folgende Prüfen auf andauernde Fehlerbedingungen umfassen. Zum Beispiel können die Betriebsparameter sukzessive begrenzt werden, bis die Fehlerbedingung beendet wird, um eine Notfunktion vorzusehen. Das Testen des fortgesetzten Betriebs des Schalters 14-18 kann das wiederholte Schließen und Öffnen des mit der Fehlerbedingung assoziierten Schalters 14-18 umfassen.
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Wenn die Temperaturhohe weiterhin großer als der zweite Temperaturschwellwert ist, dann wird in Block 120 erneut eine Fehlerdiagnose durchgeführt. Es wird dann zu Block 112 zurückgekehrt, um einen dritten Schaltertemperatur-Schwellwert zu bestimmen. Der dritte Temperaturschwellwert kann gleich oder kleiner als der zweite Temperaturschwellwert sein. Der dritte Temperaturschwellwert kann gleich der zweiten Temperaturhohe sein, um den Ausgangsbetrieb nach Abwarten einer vorbestimmten Zeitdauer zu testen, und/oder er kann kleiner als der zweite Temperaturwert sein, um den fortgesetzten Betrieb bei noch niedrigeren Temperaturen zu testen. Der dritte Temperaturschwellwert kann in ähnlicher Weise bestimmt werden wie der zweite niedrigere Schwellwert. Optional kann ein Block 124 vorgesehen sein, um die folgenden Temperaturschwellwertteste aufzuzeichnen. Diese Werte können verwendet werden, um die Temperaturschwellwert in Block 112 zu bestimmen und/oder um das Zuweisen von Diagnosecodes zu den Fehlerbedingungen zu vereinfachen.
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Es wird zu Block 116 zurückgekehrt, um den fortgesetzten Betrieb des Schalters mit dem dritten Temperaturschwellwert zu testen. Der oben beschriebene Prozess wird wiederholt, um zu bestimmen, ob der Schalter 14-18 geschlossen oder geöffnet werden soll. Das kontinuierliche Durchlaufen einer Anzahl von Testtemperaturen kann fortgesetzt werden, wenn ein Test nicht erfolgreich ist. Diese Parameter können in die Logik 54 aufgenommen werden, um die Anzahl von aufeinander folgenden Tests und die Zeitdauern zwischen denselben zu steuern.
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In Block 126 wird der Schalter dauerhaft in der geöffneten Position gehalten, wenn einer oder mehrere Tests nicht erfolgreich sind. Der Schwellwert kann mit einer vorbestimmten Anzahl von nicht erfolgreichen Zyklen zum Senken des Temperaturschwellwerts und/oder einer Anzahl von nicht erfolgreichen Zyklen des Wartens auf eine Beendigung des vorübergehenden Ausfalls assoziiert sein. Wenn zum Beispiel ein vorübergehender Kurzschluss eine Übertemperaturbedingung verursacht, dann ist es wahrscheinlich, dass durch das Senken des Temperaturschwellwerts und/oder das Warten während einer Anzahl von Textzyklen schließlich ein gewisser Stromfluss zu dem Ausgangssystem wiederhergestellt wird, um eine Notfunktion vorzusehen. Wenn die Übertemperaturbedingung jedoch durch einen schweren Kurzschluss oder einen anderen Kurzschluss verursacht wird, der einen Überstrom zur Folge hat, dann kann der Schalter geöffnet werden, um einen Schaden zu verhindern.
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Die vorliegende Erfindung sieht das Bestimmen der verschiedenen Temperaturschwellwerte in Abhängigkeit von einer beliebigen Anzahl von Betriebsbedingungen und Parametern der Verteilerdose 10, der Schalter 14-18, der Sensoren 46-50 und der Ausgange 24-28 vor. Die Differenz zwischen den verschiedenen Temperaturwerten kann auf vorausgehenden Temperaturwerten wie etwa Standarddekrementen und/oder anderen Parametern wie etwa der Schwere eines Ausfalls, der Verschlechterung oder ähnlichem basieren. Zum Beispiel können niedrigere Stromwerte für jeden folgenden Test bestimmt werden, um die durch eine hohen Temperatur verursachte Verschlechterung zu kompensieren, und/oder es können niedrigere Werte für jeden folgenden Test in Abhängigkeit von der Aussetzungszeit oder der Schalternutzungsdauer bestimmt werden, um eine auf der Zeit beruhende Verschlechterung zu kompensieren.
