DE102006061557A1 - Electrical consumer i.e. mass control valve, operating device e.g. control device, has diagnostic modules that trigger error reaction with introduction of error in response to deviation of monitored potential from e.g. expected potential - Google Patents

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    • G01R31/2829—Testing of circuits in sensor or actuator systems

Abstract

The device (100) has two contact elements (10, 20) for electrical contacting of an electrical consumer (200), and a switching unit (410), that switchably connects the element (10) with an electrical potential, in particular a mass potential. Diagnostic modules (310, 320) are provided for monitoring electrical potentials in the contact elements (10, 20), respectively. The modules are equipped such that the modules trigger an error reaction with the introduction of an error in response to a deviation of the monitored potential from an expected potential or potential range.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 11 421 A1 ist eine Endstufe zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers bekannt, bei dem ein elektromagnetischer Verbraucher über ein erstes Schaltmittel, einem so genannten Highside-Schaltmittel, auf einer Versorgungsspannung und über ein zweites Schaltmittel, einem so genannten Lowside-Schaltmittel, auf einem Massepotential geschaltet ist. Die Ansteuerung der Endstufe erfolgt über ein Steuergerät. Um den elektromagnetischen Verbraucher in einem Störfall von der Stromversorgung zu trennen, ist es vorgesehen, dass bei Vorliegen eines Reset-Signals vom Steuergerät das Lowside-Schaltmittel über ein drittes Schaltmittel verriegelt wird und die Stromzufuhr unterbricht.From the DE 10 11 421 A1 an output stage for controlling an electromagnetic consumer is known, in which an electromagnetic consumer is connected via a first switching means, a so-called high-side switching means on a supply voltage and a second switching means, a so-called low-side switching means at a ground potential. The control of the output stage via a control unit. In order to disconnect the electromagnetic load in a fault from the power supply, it is provided that in the presence of a reset signal from the controller, the lowside switching means is locked via a third switching means and interrupts the power supply.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere Steuergerät oder Endstufe, zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere eines Mengensteuerventils, mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs sieht demgegenüber vor, elektrische Potentiale an einem ersten und zweiten Kontaktelement zur Kontaktierung des elektrischen Verbrauchers zu überwachen. Die Überwachung erfolgt über Diagnosemodule, die bei einer Abweichung eines dieser überwachten Potentiale von einem erwarteten Potential oder Potentialbereichs eine Fehlerreaktion einleiten.The inventive device, in particular control device or power amplifier, for operating an electrical consumer, in particular a quantity control valve, with the characteristics of the independent Claim, on the other hand, provides electrical potentials on a first and second contact element for contacting the electrical consumer monitor. The supervision takes place via diagnostic modules, which in case of a deviation of a these monitored potentials from an expected potential or potential range initiate an error reaction.

Dies hat den Vorteil, dass durch die Überwachung der elektrischen Potentiale „vor" und „nach" dem elektrischen Verbraucher Art und Ort eines elektrischen Fehlers genauer bestimmt werden kann. Zudem erhöht der Einsatz eines zweiten Diagnosemoduls die Zuverlässigkeit der Fehlererfassung.This has the advantage that by monitoring the electrical Potentials "before" and "after" the electrical consumer Type and location of an electrical fault can be determined more accurately. In addition, the use of a second diagnostic module increases the Reliability of error detection.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.By the measures listed in the dependent claims are advantageous developments and improvements of the independent Claim specified method possible.

Ferner ist vorteilhaft ein zweites Schaltmittel vorzusehen, das das zweite elektrische Kontaktelement mit einem zweiten elektrischen Potential, vorzugsweise der Batteriespannung bzw. Versorgungsspannung schaltbar verbindet, wobei bei einer eingeleiteten Fehlerreaktion das zweite Schaltmittel das zweite elektrische Kontaktelement vom zweiten elektrischen Potential trennt.Further is advantageous to provide a second switching means, which is the second electrical contact element with a second electrical potential, preferably the battery voltage or supply voltage switchable connects, with an initiated error response, the second Switching means the second electrical contact element of the second electrical Potential separates.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die Vorrichtung als eine bauliche Einheit auszubilden, wobei das zweite Schaltmittel außerhalb dieser baulichen Einheit angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass das zweite Schaltmittel in einfacher Art und Weise als ein Relais realisiert werden kann, und beispielsweise auch weitere Verbraucher über dieses Relais in einem Fehlerfall von der Versorgungsspannung getrennt werden können.Farther it is advantageous to construct the device as a structural unit, wherein the second switching means outside of these structural Unit is arranged. This has the advantage that the second switching means can be realized in a simple manner as a relay, and, for example, other consumers about this Relay disconnected from the supply voltage in the event of a fault can be.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft neben dem externen zweiten Schaltmittel, vorzugsweise einem Relais ein internes Schaltmittel vorzusehen, das Teil der baulichen Einheit der Vorrichtung ist. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich aufgrund der Art eines detektierten/diagnostizierten Fehlers über das interne und/oder das externe Schaltmittel verschiede Verbraucher von der Versorgungsspannung zu trennen.About that In addition, it is advantageous in addition to the external second switching means, preferably to provide an internal switching means to a relay, which is part of the structural unit of the device. This is It is advantageously possible due to the nature of a detected / diagnosed Error via the internal and / or the external switching means different consumers from the supply voltage to separate.

In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die erste und eine zweite zum elektrischen Verbraucher führende elektrische Leitung zumindest teilweise miteinander verdrillt sind, womit in vorteilhafter Weise weitere elektromagnetische Störungen und/oder Abstrahlungen vermieden werden können. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Verdrillung im Wesentlich beginnend vom elektrischen Kontakt bis zum elektrischen Verbraucher erfolgt.In In a further embodiment, it is provided that the first and a second electrical consumer leading electrical Line are at least partially twisted together, which in advantageous Way more electromagnetic interference and / or emissions can be avoided. It is particularly advantageous here if the twist is essentially starting from electrical contact until the electrical consumer takes place.

Zeichnungendrawings

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind.Further Features, applications and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention shown in the drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 schematisch eine übliche Schaltungsanordnung, 1 schematically a conventional circuit arrangement,

2 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, 2 schematically a device according to the invention,

3 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung. 3 another device according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt eine übliche Schaltungsanordnung zur Verschaltung eines elektrischen Verbrauches 200, insbesondere eines Mengensteuerventils. Die Schaltungsanordnung weist ein erstes und zweites Schaltmittel 410, 420 auf, die ein erstes und zweites Kontaktelement 10, 20 schaltbar mit einem ersten und zweitem Potential (Masse, U_Bat) verbinden. Vom ersten Kontaktelement 10 führt eine erste elektrische Leitung 210 zum elektrischen Verbraucher 200 und eine zweite elektrische Leitung 220 vom Verbraucher 200 auf das zweite Kontaktelement 20. Das erste elektrische Kontaktelement 10 ist mit einem ersten Diagnosemodul 310 verbunden. 1 shows a conventional circuit arrangement for interconnecting an electrical consumption 200 , in particular a quantity control valve. The circuit arrangement has a first and second switching means 410 . 420 on which a first and second contact element 10 . 20 switchably connect to a first and second potential (ground, U_Bat). From the first contact element 10 leads a first electrical line 210 to the electrical consumer 200 and a second electrical line 220 from the consumer 200 on the second contact element 20 , The first electrical contact element 10 is with a first diagnostic module 310 connected.

Das erste Diagnosemodul 310 überwacht ein am Kontaktelement 10 anliegendes Potential. Weicht das am Kontaktelement 10 anliegende Potential von einem erwarteten Potential ab oder liegt das Potential außerhalb eines tolerierten Potentialbereichs ist als Fehlerreaktion vorgesehen, den elektrischen Verbraucher 200 über das zweite Schaltmittel 420 von der Versorgungsspannung zu trennen.The first diagnostic module 310 monitors one on the contact element 10 attached potential. Dodges that on the contact element 10 applied potential from an expected potential or the potential is outside a tolerated potential range is provided as an error response, the electrical load 200 over the second switching means 420 to disconnect from the supply voltage.

Typischerweise wird am Kontaktelement 10, das dem elektrischen Verbraucher 200 ausgehend von der Versorgungsspannung U_Bat nachfolgt, eine Spannung erwartet, die unterhalb der Versorgungsspannung liegt. In welchem Bereich diese Spannung liegt ist im Wesentlichen durch die elektrischen Komponenten der Schaltungsanordnung sowie auch durch Einflussfaktoren, die den elektrischen Verbraucher und/oder die Versorgungsspannung belasten, vorgegeben.Typically, the contact element 10 that the electrical consumer 200 starting from the supply voltage U_Bat, a voltage expected below the supply voltage. The area in which this voltage lies is essentially predetermined by the electrical components of the circuit arrangement as well as by influencing factors which load the electrical load and / or the supply voltage.

Liegt beispielsweise auf dem elektrischen Weg zwischen der Versorgungsspannung U_Bat und dem ersten Kontaktelement ein Kurzschluss nach Masse vor, stellt sich trotz eines geschlossenem zweiten Schaltmittels 420 und offenem ersten Schaltmittels 410 kein erwartetes Potential ein, sondern es ist im Wesentlichen ein Massepotential zu detektieren.If, for example, there is a short circuit to ground on the electrical path between the supply voltage U_Bat and the first contact element, the result is despite a closed second switching means 420 and open first switching means 410 no expected potential, but it is essentially a ground potential to detect.

Derartige Kurzschlüsse nach Masse sind sehr kritisch, da aufgrund der hohen Ströme und der einhergehenden Wärmeentwicklung größere Schäden an der Elektronik und Fahrzeug entstehen können. Gemeinhin werden diese hohen Ströme durch Schmelzsicherungen aufgefangen. Vorteilhafter ist es jedoch derartige Kurzschlüsse elektronisch über Diagnosemodule im Steuergerät oder in einer Endstufe früh zu erkennen und geeignete Fehlerreaktionen einzuleiten.such Short circuits to ground are very critical because of the high currents and the accompanying heat development major damage to the electronics and Vehicle can arise. Commonly, these are high Currents absorbed by fuses. Favorable However, it is such short circuits electronically via diagnostic modules in the control unit or in an end stage early recognize and initiate appropriate error responses.

Darüber hinaus bieten Diagnosemodule den Vorteil, dass nicht nur Kurzschlüsse nach Masse, sondern auch weiter elektrische Fehler erfasst werden können, wie zum Beispiel ein Kurschluss im elektrischen Verbraucher zur Versorgungsspannung. In einem solchen Fall wird bei einem offenen ersten Schaltmittel 410 und einem geschlossenem zweiten Schaltmittel 420 am ersten Kontaktelement 10 im Wesentlichen die volle Versorgungsspannung U_Bat erfasst. Auch in einem solchen Fall ist es als Fehlerreaktion vorgesehen, den elektrischen Verbraucher 200 über das zweite Schaltmittel 420 von der Versorgungsspannung zu trennen.In addition, diagnostic modules have the advantage that not only short circuits to ground, but also electrical errors can be detected, such as a short circuit in the electrical load to the supply voltage. In such a case, with an open first switching means 410 and a closed second switching means 420 on the first contact element 10 essentially the full supply voltage U_Bat detected. Even in such a case, it is provided as an error response, the electrical load 200 over the second switching means 420 to disconnect from the supply voltage.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem ersten und zweiten Diagnosemodul 310, 320. Das zweite Schaltmittel 420 aus der 1 ist in seiner Funktion durch ein zweites Schaltmittel 422 außerhalb der Vorrichtung 100 ersetzt. Im Übrigen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten. Die in 2 umrandeten Komponenten erstes Schaltmittel (410), erstes und zweites Diagnosemodul (310, 320) sowie die beiden Kontaktelemente (10, 20) sind als bauliche Einheit zusammengefasst. Das zweite Schaltmittel 422 ist außer halb dieser baulichen Einheit angeordnet. 2 shows a device according to the invention with a first and second diagnostic module 310 . 320 , The second switching means 420 from the 1 is in its function by a second switching means 422 outside the device 100 replaced. Incidentally, the same reference numerals designate the same components. In the 2 rimmed components first switching means ( 410 ), first and second diagnostic modules ( 310 . 320 ) as well as the two contact elements ( 10 . 20 ) are summarized as a structural unit. The second switching means 422 is arranged outside this structural unit.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, ein elektrisches Potential auch am zweiten Kontaktelement 20 durch ein zweites Diagnosemodul 320 zu erfassen. Das zweite Kontaktelement 20 ist ausgehend vom Versorgungspotential dem elektrischen Verbraucher 200 vorgelagert. So kann durch die Überwachung des Potential an diesem Kontaktelement 20 entschieden werden, ggf. auch in Kombination mit dem ersten Diagnosemodul 10, ob ein elektrischer Fehler im Verbraucher 200 oder an einer anderen Stelle vorliegt.According to the invention, an electrical potential is also provided on the second contact element 20 through a second diagnostic module 320 capture. The second contact element 20 is based on the supply potential of the electrical consumer 200 upstream. Thus, by monitoring the potential at this contact element 20 be decided, possibly in combination with the first diagnostic module 10 whether an electrical fault in the consumer 200 or somewhere else.

Weicht mindestens ein Potential von einem erwarteten Potential ab, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zweite Schaltmittel 422 zu öffnen. Im vorliegenden Beispiel ist das zweite Schaltmittel 422 außerhalb einer baulichen Einheit der Vorrichtung 100 angeordnet. Dieses externe zweite Schaltmittel 422 kann beispielsweise als Relais ausgeführt sein. So kann es zudem vorgesehen sein, dass über dem Relais weitere Verbraucher an die Versorgungsspannung angeschlossen sind. Bei Vorliegen eines Fehlerfalls werden dann auch diese Verbraucher vorsorglich von der Versorgungsspannung getrennt.If at least one potential deviates from an expected potential, it is provided according to the invention that second switching means 422 to open. In the present example, the second switching means 422 outside a structural unit of the device 100 arranged. This external second switching means 422 may for example be designed as a relay. Thus, it can also be provided that more consumers are connected to the supply voltage via the relay. In the event of a fault, these consumers are then separated from the supply voltage as a precaution.

Die Ansteuerung eines externen zweiten Schaltmittels 422 hat zudem den Vorteil, dass in der Vorrichtung internes zweites Schaltmittel 420, ein so genannter Highside-Schalter, entfallen kann. Dies erlaubt eine deutlich einfachere und somit kostengünstigere Gestaltung des Steuergeräts bzw. der Endstufe.The activation of an external second switching means 422 also has the advantage that in the device internal second switching means 420 , a so-called highside switch, can be omitted. This allows a much simpler and thus cheaper design of the controller or the power amplifier.

Ferner kann es vorgesehen sein, durch Ansteuern der verschiedenen Schaltmittel zu erwartende Potentiale vorzugeben. Je nach erfassten Potentialen ist eine Bestimmung von Art und Ort des elektrischen Fehlers möglich.Further it may be provided by driving the various switching means to specify expected potentials. Depending on the detected potentials a determination of the type and location of the electrical fault is possible.

Je nach gewünschter Fehlererfassung kann es vorgesehen sein, weitere Größen bei der Diagnose zu berücksichtigen wie beispielsweise Betriebsparameter der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftstoffversorgungssystems.ever after desired error detection it can be provided to take into account other variables in the diagnosis such as operating parameters of the internal combustion engine and / or of the fuel supply system.

Ferner sind die Kontaktelemente 10, 20 vorzugsweise als elektrische Kontakte ausgebildet, die insbesondere Teil einer Steckerverbindung sein können. Es ist jedoch auch denkbar, die elektrischen Kontakte als nicht lösbare Verbindung, vorzugsweise als Löt-, Klemm-, Bondverbindung oder ähnliches, auszuführen.Furthermore, the contact elements 10 . 20 preferably designed as electrical contacts, which may be part of a plug connection in particular. However, it is also conceivable to carry out the electrical contacts as a non-detachable connection, preferably as a soldering, clamping, bonding connection or the like.

Des weiteren ist es vorteilhaft, die Kontaktelement 10, 20 in räumlicher Nähe anzuordnen, so dass es ermöglicht wird, ausgehend beispielsweise von einem Gerätestecker, die beiden zum elektrischen Verbraucher führenden Zuleitungen 210, 220. zu verdrillen. Durch ein solches Vorgehen wird insbesondere bei einem taktend angesteuerten Mengensteuerventil die elektromagnetische Abstrahlung in vorteilhafter Weise reduziert.Furthermore, it is advantageous to the contact element 10 . 20 To arrange in spatial proximity, so that it is possible, for example, starting from a device plug, the two leading to the electrical load leads 210 . 220 , to twist. By such a procedure, the electromagnetic radiation is reduced in an advantageous manner, in particular in a cyclically controlled quantity control valve.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem zusätzlich zum externen zweiten Schaltmittel 422 das interne zweite Schaltmittel 420 in der Vorrichtung verblieben ist. Die übrigen Komponenten entsprechen den Elementen der 1 und 2. Ein solches Vorgehen spart zwar keine Bauelemente in der Vorrichtung erlaubt es jedoch, über das interne und externe Schaltmittel 420, 422 unterschiedliche Komponenten bei einem Fehlerfall abzuschalten. 3 shows a further embodiment of the device according to the invention, in which in addition to the external second switching means 422 the internal second switching means 420 remained in the device. The remaining components correspond to the elements of the 1 and 2 , Although such a procedure does not save any components in the device, it allows, via the internal and external switching means 420 . 422 Disconnect different components in case of an error.

Wird über die Diagnosemodule beispielsweise festgestellt, dass der elektrische Verbraucher fehlerhaft ist, kann vorzugsweise das interne zweite Schaltmittel 420 den Verbraucher von der Versorgungsspannung trennen, während das externe Schaltmittel 422 weiter geschlossen bleiben kann und somit ggf. weitere am externen Schaltmittel 422 angeschlossene Komponenten mit der Versorgungsspannung in Verbindung lässt.If, for example, it is determined via the diagnostic modules that the electrical load is faulty, the internal second switching means can preferably be used 420 disconnect the load from the supply voltage while the external switching means 422 can remain closed and thus possibly further on the external switching means 422 Connects connected components to the supply voltage.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 1011421 A1 [0001] DE 1011421 A1 [0001]

Claims (5)

Vorrichtung (100) zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers (200), insbesondere einem Mengensteuerventil, – mit einem ersten und zweiten Kontaktelement (10, 20) zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Verbrauchers, – mit einem ersten Schaltmittel (410), das das erste Kontaktelement (10) mit einem ersten elektrischen Potential, insbesondere einem Massepotential, schaltbar verbindet, – mit einem ersten Diagnosemodul (310), das ein elektrisches Potential am ersten Kontaktelement (10) überwacht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) ein zweites Diagnosemodul (320) aufweist, das ein elektrisches Potential am zweiten Kontaktelement (20) überwacht, und dass das erste und zweite Diagnosemodul (310, 320) derart eingerichtet sind, dass wenigstens ein Diagnosemodul (310, 320) bei einem Abweichen eines überwachten Potentials von einem erwarteten Potential oder Potentialbereichs eine Fehlerreaktion einleitet.Contraption ( 100 ) for operating an electrical consumer ( 200 ), in particular a quantity control valve, - with a first and second contact element ( 10 . 20 ) for electrical contacting of the electrical load, - with a first switching means ( 410 ), which is the first contact element ( 10 ) with a first electrical potential, in particular a ground potential, switchably connects, - with a first diagnostic module ( 310 ), which has an electrical potential at the first contact element ( 10 ), characterized in that the device ( 100 ) a second diagnostic module ( 320 ), which has an electrical potential at the second contact element ( 20 ) and that the first and second diagnostic modules ( 310 . 320 ) are arranged such that at least one diagnostic module ( 310 . 320 ) initiates an error response when a monitored potential deviates from an expected potential or potential range. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, die ein zweites Schaltmittel (420, 422) schaltet, wobei das zweite Schaltmittel (420, 422) das zweite elektrische Kontaktelement (20) mit einem zweiten elektrischen Potential (U_Bat) schaltbar verbindet, und wobei bei einer eingeleiteten Fehlerreaktion das zweite Schaltmittel (420, 422) das zweite elektrische Kontaktelement (20) vom zweiten elektrischen Potential (U_Bat) trennt.Contraption ( 100 ) according to claim 1, comprising a second switching means ( 420 . 422 ), wherein the second switching means ( 420 . 422 ) the second electrical contact element ( 20 ) is switchably connected to a second electrical potential (U_Bat), and wherein, when an error reaction has been initiated, the second switching means ( 420 . 422 ) the second electrical contact element ( 20 ) separates from the second electrical potential (U_Bat). Vorrichtung (100) nach Anspruch 2, bei dem die Vorrichtung (100) eine bauliche Einheit bildet und das zweite Schaltmittel (422) außerhalb dieser baulichen Einheit angeordnet ist.Contraption ( 100 ) according to claim 2, in which the device ( 100 ) forms a structural unit and the second switching means ( 422 ) is arranged outside of this structural unit. Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, mit einem internen zweiten Schaltmittel (420), das Teil der baulichen Einheit der Vorrichtung ist, und mit einem externen zweiten Schaltmittel (422) das außerhalb der baulichen Einheit angeordnet ist.Contraption ( 100 ) according to claim 3, having an internal second switching means ( 420 ), which is part of the structural unit of the device, and with an external second switching means ( 422 ) which is arranged outside the structural unit. Vorrichtung (100) nach Anspruch 4, bei dem das wenigstens eine Diagnosemodul (310, 320) in Abhängigkeit der Art des detektierten Fehlers das interne und/oder das externe Schaltmittel (420, 422) ansteuert.Contraption ( 100 ) according to claim 4, wherein the at least one diagnostic module ( 310 . 320 ) depending on the type of detected error, the internal and / or the external switching means ( 420 . 422 ).
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