DE102007014327A1

DE102007014327A1 - Ansteuerschaltung und Ansteuerverfahren

Info

Publication number: DE102007014327A1
Application number: DE200710014327
Authority: DE
Inventors: Stefan Fuchs; Marco Graf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Ansteuerschaltung für mindestens ein piezoelektrisches Element zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum bereit, mit: - einer Spannungsquelle, welche ein Potential eines Anschlusses des piezoelektrischen Elements auf ein vorbestimmtes Betriebspotential festlegt und welche durch ein Steuersignal ein- und ausschaltbar ist, - einem Schwellwertgeber, welcher ein vorbestimmtes Schwellwertpotential bereitstellt, - einem Vergleicher, welcher das Potential mit dem Schwellwertpotential vergleicht und bei einem Unterschreiten des Schwellwertpotentials durch das Potential ein Vergleichssignal mit einem ersten Signalpegel ausgibt, und - einer Auswerteschaltung, welcher das Vergleichssignal zugeführt wird und welche, falls das Vergleichssignal den ersten Signalpegel annimmt, die Spannungsquelle durch Anlegen eines entsprechenden Steuersignals ausschaltet und, falls das Vergleichssignal nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach Annehmen des ersten Signalpegels nicht mehr auf dem ersten Signalpegel ist, die Spannungsquelle durch Anlegen eines entsprechenden Steuersignals wieder einschaltet.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung und ein Ansteuerverfahren für piezoelektrische Elemente zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum.
Eine herkömmliche Ansteuerung für piezoelektrische Elemente zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 058 671 A1 beschrieben.
Diese Druckschrift offenbart Serienschaltungen von piezoelektrischen Elementen und Auswahltransistoren, die zueinander parallel geschaltet sind. Die Sekundärseite eines DC/DC-Wandlers ist über eine Diode mit einem Pufferkondensator verbunden, welcher ein Betriebspotential (Gleichspannung) bereitstellt. Das Betriebspotential kann über als Transistoren realisierte Schalter den High-Side-Anschlüssen der piezoelektrischen Elemente zugeführt werden, wobei jeweils ein piezoelektrisches Element mittels der Auswahltransistoren ausgewählt wird. An der Low-Side-Schiene liegt dabei Massepotential an; die Piezoelemente werden also ausschließlich unipolar auf eine positive Spannung (von typischerweise bis zu 200 V) geladen.
Wird nun eines der piezoelektrischen Elemente in der oben beschriebenen Weise aufgeladen, dann wirkt das piezoelektrische Element auf die Ventilnadel eines Einspritzventils, und Kraftstoff wird in den Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt.
Firmenintern sind weiterhin Piezo-Endstufen bekannt, bei denen die piezoelektrischen Elemente High-Side-seitig (HS-seitig) auf 250 V und Low-Side-seitig (LS-seitig) auf ein festes Potential von 45 V gesetzt werden. Es werden also zwei Gleichspannungen bereitgestellt, welche über eine geeignete Schaltvorrichtung an den High-Side-Anschluss der piezoelektrischen Elemente gelegt werden. Dabei sind die piezoelektrischen Elemente an ihrem Low-Side-Anschluss mit einer gemeinsamen Low-Side-Schiene verbunden, die auf ein festes Potential von z. B. 45 V gesetzt wird. Die zwei Gleichspannungen können mittels eines DC/DC-Wandlers mit zwei Sekundärwicklungen bereitgestellt werden, dessen Primärseite eine Batteriespannung zugeführt wird, und dessen zwei Sekundärwicklungen beispielsweise jeweils eine Low-Side-Spannung von 45 V bzw. eine High-Side-Spannung von 295 V bereitstellen.
Bei dieser Anordnung tritt jedoch das Problem auf, dass im Falle eines Kurzschlusses zwischen der Low-Side-Schiene und Masse (oder Batterie), die Low-Side-Spannung kurzgeschlossen wird, so dass der DC/DC-Wandler, welcher versucht, diese Spannung aufrecht zu erhalten, thermisch überlastet wird.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Demgemäß vorgesehen ist eine Ansteuerschaltung für mindestens ein piezoelektrisches Element zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum, mit:

– einer Spannungsquelle, welche ein Potential eines Anschlusses des piezoelektrischen Elements auf ein vorbestimmtes Betriebspotential festlegt und welche durch ein Steuersignal ein- und ausschaltbar ist,
– einem Schwellwertgeber, welcher ein vorbestimmtes Schwellwertpotential bereitstellt,
– einem Vergleicher, welcher das Potential mit dem Schwellwertpotential vergleicht und bei einem Unterschreiten des Schwellwertpotentials durch das Potential ein Vergleichssignal mit einem ersten Signalpegel ausgibt, und
– einer Auswerteschaltung, welcher das Vergleichssignal zugeführt wird, und welche, falls das Vergleichssignal den ersten Signalpegel annimmt, die Spannungsquelle durch Anlegen eines entsprechenden Steuersignals ausschaltet, und falls das Vergleichssignal nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach Annehmen des ersten Signalpegel nicht mehr auf dem ersten Signalpegel ist, die Spannungsquelle durch Anlegen eines entsprechenden Steuersignals wieder einschaltet.

Ein entsprechendes Ansteuerverfahren zum Ansteuern mindestens eines piezoelektrischen Elements zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum umfasst die folgenden Schritte:

– Festlegen eines Potentials eines Anschlusses des piezoelektrischen Elements auf ein vorbestimmtes Betriebspotential mittels einer Spannungsquelle, welche durch ein Steuersignal ein- und ausgeschaltet werden kann,
– Bereitstellen eines vorbestimmten Schwellwertpotentials,
– Vergleichen des Potentials mit dem Schwellwertpotential und Ausgeben eines Vergleichssignals mit einem ersten Signalpegel bei einem Unterschreiten des Schwellwertpotentials durch das Potential, und
– Anlegen eines Steuersignals, welches die Spannungsquelle ausschaltet, falls das Vergleichssignals den ersten Signalpegel annimmt, und
– Anlegen eines Steuersignals, welches die Spannungsquelle wieder einschaltet, falls das Vergleichssignals nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach Annehmen des ersten Signalpegels nicht mehr auf dem ersten Signalpegel ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist es, bei einem Abfall des Potentials der Low-Side-Schiene unter ein Vergleichspotential, zunächst die Spannungsquelle sofort auszuschalten, wobei die Spannungsquelle jedoch wieder eingeschaltet wird, falls nach einer vorbestimmten Zeitdauer das Potential der Low-Side-Schiene nicht mehr unter dem Vergleichspotential liegt. Ein wesentlicher Vorteil, der sich dadurch ergibt ist der, dass die Schaltung sofort auf einen Spannungsabfall auf der Low-Side-Schiene reagiert, was einen effektiven Schutz von Komponenten der Schaltung, wie zum Beispiel einem DC/DC-Wandler in der Spannungsquelle, ermöglicht. Andererseits stellt die Anordnung jedoch auch sicher, dass die Spannungsversorgung bei kurzzeitigen Unterschwingern nicht dauerhaft abgeschaltet wird.
Die Vorteile der Erfindung kommen besonders zur Geltung, wenn der Low-Side-Anschluss des piezoelektrischen Elements lediglich über induktive und/oder resistive Elemente mit der Spannungsquelle verbunden ist. In diesem Falle versucht die Spannungsquelle bei einem Kurzschluss der Low-Side-Schiene (mit welcher das piezoelektrische Element verbunden ist) die Spannung auf der Low-Side-Schiene aufrechtzuerhalten, wodurch es zu einer Überlastung von Komponenten der Schaltung, wie zum Beispiel einem DC/DC-Wandler in der Spannungsquelle kommen könnte. Eine solche Überlastung wird durch die erfindungsgemäße Schaltung verhindert.
Die Ansteuerschaltung kann ferner ein Diagnoseregister mit einem Bit aufweisen, welches setzbar ist, falls das Vergleichssignal nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach Annehmen des ersten Signalpegels nicht mehr auf dem ersten Signalpegel ist. Ein solches Diagnoseregister kann regelmäßig ausgelesen werden, und bei bestimmten Bitkombinationen ein entsprechender Fehler in einem Fehlerspeicher abgelegt werden. Somit wird die nachträgliche Bestimmung eines Kurzschlussfehlers erleichtert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Ansteuerschaltung einen weiteren Vergleicher aufweisen, der das Potential mit einem ersten Versorgungspotential vergleicht und ein vom Ergebnis dieses Vergleiches abhängiges Kurzschlussauswertesignal ausgibt. Auf diese Weise kann eine Unterscheidung zwischen einem Kurzschluss der Low-Side-Schiene nach Masse und einem Kurzschluss zur Batterie hin unterschieden werden. Dabei kann der Vergleicher ein Kurzschlussauswertesignal mit einem ersten Kurzschlussauswertesignalpegel ausgeben, falls das LS-Potential näher an dem ersten Versorgungspotential als an einem zweiten Versorgungspotential liegt, und andernfalls ein Kurzschlussauswertesignal mit einem zweiten Kurzschlussauswertesignalpegel ausgeben. Ferner kann die Ansteuerschaltung ein Diagnoseregister aufweisen mit einem Bit, welches, bei einem Unterschreiten des Schwellwertpotentials durch das Potential, in Abhängigkeit vom Kurzschlussauswertesignalpegel setzbar ist. Somit wird die nachträgliche Analyse des Kurzschlussfehlers erleichtert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schwellwertgeber als Digital-Analog-Wandler ausgebildet. Dabei kann dem Digital-Analog-Wandler ein digitales n-Bit-Signal zuführbar sein, und der Digital-Analog-Wandler ein analoges Schwellwertsignal ausgeben, welches in Abhängigkeit von dem n-Bit-Signal 2ⁿ Signalpegel einnehmen kann. Somit kann das Schwellwertsignal programmierbar gestaltet werden, und eine nachträgliche Anpassung des Schwellwertsignalpegels an eine Veränderung der Low-Side-Spannung wird ermöglicht. Hierbei kann n beispielsweise 4 sein.
Ferner kann die Ansteuerschaltung ein Verzögerungsglied aufweisen, welches das Vergleichssignal um eine vorgegebene Verzögerungszeit verzögert, sowie ein Logikgatter, welches das um die Verzögerungszeit verzögerte Vergleichssignal logisch mit dem unverzögerten Vergleichssignal verknüpft und ein Signal mit einem vorbestimmten Pegel ausgibt, falls sowohl das unverzögerte Vergleichssignal als auch das verzögerte Vergleichssignal den ersten Signalpegel aufweisen. Dieses Signal zeigt an, ob ein Abfall der Low-Side-Spannung für länger als die vorbestimmte Zeitdauer vorlag. Diese Information kann mit einer Halteschaltung, z. B. einem Flip-Flop oder dergleichen gehalten werden. Somit kann in einfacher Weise festgestellt werden, ob ein Spannungsabfall der Low-Side-Schiene für länger als eine vorbestimmte Zeit vorliegt.
Das vorgenannte Ansteuerverfahren kann ferner folgenden Schritt aufweisen:

– Setzen eines Bits in einem Diagnoseregister, falls das Vergleichssignals nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach Annehmen des ersten Signalpegels nicht mehr auf dem ersten Signalpegel ist. Ein solches Diagnoseregister kann regelmäßig ausgelesen werden, und bei bestimmten Bitkombinationen ein entsprechender Fehler in einem Fehlerspeicher abgelegt werden. Somit wird die nachträgliche Bestimmung eines Kurzschlussfehlers erleichtert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Ansteuerverfahren auch folgende Schritte aufweisen:

– Vergleichen des Potentials mit einem ersten Versorgungspotential, und
– Ausgeben eines vom Ergebnis dieses Vergleiches abhängigen Kurzschlussauswertesignals.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Vergleicher ein Kurzschlussauswertesignal mit einem ersten Kurzschlussauswertesignalpegel ausgibt, falls das LS-Potential näher an dem ersten Versorgungspotential als an einem zweiten Versorgungspotential liegt, und andernfalls ein Kurzschlussauswertesignal mit einem zweiten Kurzschlussauswertesignalpegel ausgibt. Weiterhin kann dabei, bei einem Unterschreiten des Schwellwertpotentials durch das Potential, ein Bit in einem Diagnoseregister in Abhängigkeit vom Kurzschlussauswertesignalpegel, gesetzt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Ansteuerverfahren ferner folgende Schritte auf:

– Zuführen eines digitalen n-Bit-Signals zu dem als Digital-Analog-Wandler ausgebildeten Schwellwertgeber, und
– Ausgeben eines analogen Schwellwertsignals, welches in Abhängigkeit von dem n-Bit-Signal 2ⁿ Signalpegel einnehmen kann, mit dem Digital-Analog-Wandler.

ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:
1 ein Blockdiagramm einer Piezoaktor-Endstufe mit einer erfindungsgemäßen Ansteuerungsschaltung,
2 ein schematisches Diagramm einer schaltungstechnischen Implementierung einer erfindungsgemäßen Spannungsüberwachung der Low-Side-Schiene,
3 ist ein Graph, der die Kennlinie eines Schwellwertgebers darstellt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In allen Figuren der Zeichnungen sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.
1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Piezoaktor-Endstufe mit einer erfindungsgemäßen Ansteuerungsschaltung. Eine Spannungsquelle 10 erzeugt zwei Potentiale, nämlich ein High-Side-Potential Ubuf1 und ein Low-Side-Potential Ubuf2. Die Spannungsquelle 10 ist dabei eingangsseitig mit einer hier nicht näher dargestellten Batterie verbunden. Ein piezoelektrisches Element 30 wird aufgeladen, indem sein Low-Side-Anschluss über eine Low-Side-Schiene 37 mit dem Low-Side-Potential Ubuf2 verbunden wird und sein High-Side-Anschluss über eine Schaltvorrichtung 20 an das High-Side-Potential Ubuf1 gelegt wird.
Das Low-Side-Potential Ubuf2 wird ferner einem Vergleicher 41 zugeführt, welcher das Potential Ubuf2 mit einem von einem Schwellwertgeber 42 erzeugten Schwellwertpotential Uthr vergleicht und ein Vergleichssignal Xv ausgibt, dessen Signalpegel vom Potential Ubuf2 und vom Schwellwertpotential Uthr abhängt. (Genauer gesagt vergleicht der Vergleicher das Schwellwertpotential Uthr mit einem Potential, das proportional zum Potential Ubuf2 ist, wie im Folgenden noch näher ausgeführt wird.) Beispielsweise kann das Vergleichssignal Xv einen hohen Signalpegel annehmen, wenn das Low-Side-Potential Ubuf2 niedriger als das Schwellwertpotential Uthr ist und anderenfalls einen niedrigen Signalpegel annehmen.
Das Vergleichssignal Xv wird einer Auswerteschaltung 43 zugeführt, welche in Abhängigkeit vom Vergleichssignal Xv ein Steuersignal Xst zur Steuerung der Spannungsquelle 10 erzeugt. Falls das Low-Side-Potential Ubuf2 unter das Schwellwertpotential Uthr fällt und somit das Vergleichssignal Xv einen hohen Signalpegel annimmt, dann erzeugt die Auswerteschaltung 43 ein Steuersignal Xst, welches die Spannungsquelle ausschaltet. Somit wird sichergestellt, dass im Falle eines Kurzschlusses der Low-Side-Schiene 37 gegen Batterie (erstes Versorgungspotential) oder gegen Masse (zweites Versorgungspotential), die Spannungsquelle nicht überlastet wird.
Falls das Vergleichssignal Xv den hohen Signalpegel nun für weniger als eine vorbestimmte Zeit annimmt, oder mit anderen Worten, falls das Low-Side-Potential das Vergleichspotential nur für weniger als eine vorbestimmte Zeit unterschreitet, dann wird die Spannungsquelle 10 mit einem entsprechenden Steuersignal Xst nach Ablauf der Zeit wieder eingeschaltet. Somit wird verhindert, dass die Spannungsquelle 10 im Falle eines kurzzeitigen Unterschwingens dauerhaft abgeschaltet wird.
Falls dagegen das Vergleichssignal Xv den hohen Signalpegel für länger als eine vorbestimmte Zeit annimmt, oder mit anderen Worten, falls das Low-Side-Potential das Vergleichspotential für länger als eine vorbestimmte Zeit unterschreitet, dann wird die Spannungsquelle 10 dauerhaft abgeschaltet, und ein einen Kurzschluss der Low-Side-Schiene anzeigendes Bit eines nicht näher dargestellten Diagnoseregisters wird von der Auswerteschaltung 43 gesetzt (mit anderen Worten, der Fehler „ublmin" wird ins Diagnoseregister eingetragen).
Ein kurzzeitiges Unterschwingen kann beispielsweise bei weiteren Kabelbaumkurzschlüssen auftreten. Würde auch ein kurzzeitiges Unterschwingen zu einem dauerhaften Abschalten der Spannungsquelle 10 mit entsprechendem Eintrag ins Diagnoseregister führen, so könnte dies zu einer fehlerhaften Diagnose führen. Das Wiedereinschalten der Spannungsquelle 10 im oben beschriebenen Fall verhindert also eine fehlerhafte Diagnose. Ferner kann ein kurzfristiger Spannungsabfall der von der Spannungsquelle 10 erzeugten Spannung auch aufgrund einer momentanen Lastveränderung auftreten. Somit wird durch das Wiedereinschalten der Spannungsquelle 10 bei einem kurzfristigen Unterschreiten des Schwellwertpotentials aufgrund eines nur kurzfristigen Spannungsabfalls ein unnötiges Abschalten der Endstufe verhindert.
Der Vergleicher 41, der Schwellwertgeber 42 und die Auswerteschaltung 43 können in integrierter Weise in einem Mikrokontroller 40 vorgesehen sein. Der Mikrokontroller 40 kann insbesondere als ASIC (application specific integrated circuit) ausgebildet sein.
2 zeigt ein schematisches Diagramm einer schaltungstechnischen Implementierung einer erfindungsgemäßen Spannungsüberwachung der Low-Side-Schiene. Dabei sind zwischen der Low-Side-Schiene 37 und der High-Side-Schiene 36 Serienschaltungen von Piezoaktoren 301, 302, 303 mit dazugehörigen Schaltern 201, 202, 203 angeordnet.
Im stationären Zustand liegt auf der Low-Side-Schiene 37 ein Potential Ubuf2 von z. B. 45 V an. Dieses wird über einen Spannungsteiler aus den Widerständen 60, 61 und 62 dem Mikrokontroller 40 zugeführt, wobei der Spannungsteiler ein Potential UBLx erzeugt. Parallel zu den Widerständen 61 und 62 ist ein Filterkondensator 63 vorgesehen. In ähnlicher Weise kann auch das Potential der High-Side-Schiene 36 über einen aus Widerständen 64 und 65 bestehenden Spannungsteiler und einem parallel zum Widerstand 65 geschalteten Filterkondensator 66 als Potential UBHx dem Mikrokontroller 40 zugeführt werden.
Ferner wird aus der Batteriespannung UBat mit einem aus zwei Widerständen 67 und 68 bestehenden Spannungsteiler ein der Batteriespannung UBat proportionales Potential UBGT erzeugt und dem Mikrokontroller 40 zugeführt. Parallel zu dem Widerstand 68 ist ein Glättungskondensator 63 vorgesehen.
Die Potentiale UBHx und UBLx werden jeweils einem Eingangspuffer 44 bzw. 45 oder dergl. zugeführt, von wo sie zur weiteren Verarbeitung im Mikrokontroller 40 verfügbar gemacht werden.
Der im Mikrokontroller 40 angeordnete Vergleicher 41 vergleicht das zum Potential der Low-Side-Schiene 37 proportionale Potential UBLx mit dem Schwellwertpotential Uthr, welches, wie bereits oben erwähnt, von dem Schwellwertgeber 42 erzeugt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Vergleicher 41 als Operationsverstärker ausgebildet, wobei das Schwellwertpotential Uthr dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 41 und das Potential UBLx dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 41 zugeführt wird. Der Vergleicher 41 erzeugt ein hoch-pegliges Vergleichssignal Xv, falls das Potential UBLx niedriger ist als das Schwellwertpotential Uthr und erzeugt ein niedrig-pegliges Vergleichssignal Xv, falls das Potential UBLx höher ist als das Schwellwertpotential Uthr. Mit anderen Worten vergleicht der Vergleicher 41 das Low-Side-Potential der piezoelektrischen Elemente 301, 302 ... mit einem Schwellwertpotential.
Das Vergleichssignal Xv wird der Auswerteschaltung 43 zugeführt und von dieser ausgewertet. Falls das Vergleichssignal Xv hochpeglig ist (falls also das Potential auf der Low-Side-Schiene unter das Schwellwertpotential Uthr gefallen ist), dann gibt die Auswerteschaltung 43 ein Steuersignal Xst aus, durch welches die Spannungsquelle 10 abgeschaltet wird. Somit wird verhindert, dass bei einem Kurzschluss der Low-Side-Schiene 37 die Spannungsquelle 10, bzw. ein darin angeordneter DC/DC-Wandler thermisch überlastet wird.
Um zu verhindern, dass der DC/DC-Wandler in der die Spannungsquelle 10 auch bei nur kurzzeitigen Unterschwingern dauerhaft abgeschaltet wird, überwacht die Auswerteschaltung 43 die Zeitdauer, für die das Vergleichssignal Xv hochpeglig ist. Falls das Vergleichssignal Xv vor Ablauf einer bestimmten Zeitdauer wieder niedrigpeglig wird (mit anderen Worten, falls das Schwellwertpotential Uthr für weniger als eine vorbestimmte Zeitdauer unterschritten wird), dann gibt die Auswerteschaltung 43 ein Steuersignal Xst aus, durch welches die Spannungsquelle 10 wieder eingeschaltet wird.
Der Schwellwertgeber 42 ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Digital-Analog-Wandler, dem ein beispielsweise vier Bit breites digitales Signal zugeführt wird, und der dieses in ein analoges Signal umwandelt. Mit vier Bit können 16 Werte dargestellt werden, so dass der Schwellwertgeber 42 ein Schwellwertpotential Uthr ausgibt, welches im Bereich 0 bis 45 V in Schritten von 3 V (also 0 V, 3 V, ... 45 V) bezogen auf das Low-Side-Potential (Ubuf2) liegt. Das vom Schwellwertgeber 42 ausgegebene Schwellwertpotential Uthr ist also programmierbar. Beispielsweise kann es durch Anlegen eines entsprechenden 4-Bit-Signals herabgesetzt werden, wenn ein Ereignis vorliegt, welches ein kurzfristiges Absinken der Batteriespannung UBat und somit auch der Low-Side-Spannung erwarten lässt. Somit kann eine Fehlerkennung eines Kurzschlusses vermieden werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Mikrokontroller 40 weiterhin noch zwischen einem Kurzschluss zur Batterie und einem Kurzschluss nach Masse unterschieden.
Hierzu wird das dem Potential der Low-Side-Schiene 37 proportionale Potential UBLx mit einem weiteren Schwellwertpotential UBLgnd verglichen, welches proportional zur Batteriespannung UBat ist. Das Schwellwertpotential UBLgnd wird dabei von einem weiteren Schwellwertgeber 47 bereitgestellt, dessen Kennlinie in 3 dargestellt ist. Das Schwellwertpotential UBLgnd steigt proportional mit der Batteriespannung UBat an. Bei einer Batteriespannung von 25 V oder höher nimmt das Schwellwertpotential UBLgnd einen festen Wert an. Durch diese Deckelung des Vergleichspotentials UBLgnd wird sichergestellt, dass auch im Fall dass die Batteriespannung, welche in bestimmten Betriebszuständen 30 V oder mehr betragen kann, größer ist als die Low-Side-Spannung, immer noch eine korrekte Kurzschlussanalyse durchgeführt werden kann.
Der Vergleicher 46 vergleicht das Schwellwertpotential UBLgnd mit dem Potential UBLx und gibt ein entsprechendes Vergleichssignal bzw. Kurzschlussauswertesignal Xv2 aus. Falls also das Vergleichssignal Xv einen Kurzschluss der Low-Side-Schiene 37 anzeigt, dann kann aus dem Vergleichssignal Xv2 auf die Art des Kurzschlusses geschlossen werden. Ist das Vergleichssignal Xv2 hochpeglig, dann liegt nämlich das Potential UBLx unter dem Schwellwertpotential UBLgnd, so dass es sich einen Kurzschluss nach Masse handelt, während bei einem niedrigpegeligem Vergleichssignal Xv2 das Potential UBLx über dem Schwellwertpotential UBLgnd liegt, und es sich somit um einen Kurzschluss zum Batteriepotential UBat handelt. Ist das Vergleichssignal Xv2 hochpeglig, dann kann beispielsweise weiterhin das Bit „ublgnd" im Diagnoseregister gesetzt werden. Durch Auslesen des Diagnoseregisters kann somit zwischen Kurzschlüssen nach Masse und zur Batteriespannung unterschieden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004058671 A1 [0002]

Claims

Ansteuerschaltung für mindestens ein piezoelektrisches Element (30; 301, 302, 303) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum, mit: – einer Spannungsquelle (10), welche ein Potential (Ubuf2) eines Anschlusses des piezoelektrischen Elements (30; 301, 302, 303) auf ein vorbestimmtes Betriebspotential festlegt und welche durch ein Steuersignal (Xst) ein- und ausschaltbar ist, – einem Schwellwertgeber (42), welcher ein vorbestimmtes Schwellwertpotential (Uthr) bereitstellt, – einem Vergleicher (41), welcher das Potential (Ubuf2) mit dem Schwellwertpotential (Uthr) vergleicht und bei einem Unterschreiten des Schwellwertpotentials (Uthr) durch das Potential (Ubuf2) ein Vergleichssignal (Xv) mit einem ersten Signalpegel ausgibt, und – einer Auswerteschaltung (43), welcher das Vergleichssignal (Xv) zuführbar ist, und welche, falls das Vergleichssignal (Xv) den ersten Signalpegel annimmt, die Spannungsquelle (10) durch Anlegen eines entsprechenden Steuersignals (Xst) ausschaltet, und falls das Vergleichssignal (Xv) nach einer vorbestimmten Zeitdauer (Δt) nach Annehmen des ersten Signalpegels nicht mehr auf dem ersten Signalpegel ist, die Spannungsquelle (10) durch Anlegen eines entsprechenden Steuersignals (Xst) wieder einschaltet.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, wobei der Anschluss des piezoelektrischen Elements (30; 301, 302, 303) lediglich über induktive und/oder resistive Elemente mit der Spannungsquelle (10) verbunden ist.
Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannungsquelle (10) einen DC/DC-Wandler aufweist.
Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein Diagnoseregister mit einem Bit, welches setzbar ist, falls das Vergleichssignal (Xv) nach einer vorbestimmten Zeitdauer (Δt) nach Annehmen des ersten Signalpegels nicht mehr auf dem ersten Signalpegel ist.
Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen weiteren Vergleicher (46), der das Potential (Ubuf2) mit einem ersten Versorgungspotential (UBat) vergleicht und ein vom Ergebnis dieses Vergleiches abhängiges Kurzschlussauswertesignal (Xv2) ausgibt.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 5, wobei der Vergleicher (46) ein Kurzschlussauswertesignal (Xv2) mit einem ersten Kurzschlussauswertesignalpegel ausgibt, falls das Potential (Ubuf2) näher an dem ersten Versorgungspotential (UBat) als an einem zweiten Versorgungspotential (Ugnd) liegt, und andernfalls ein Kurzschlussauswertesignal (Xv2) mit einem zweiten Kurzschlussauswertesignalpegel ausgibt.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 6, weiterhin aufweisend ein Diagnoseregister mit einem Bit, welches, bei einem Unterschreiten des Schwellwertpotentials (Uthr) durch das Potential, in Abhängigkeit vom Kurzschlussauswertesignalpegel setzbar ist.
Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwellwertgeber (42) als Digital-Analog-Wandler ausgebildet ist.
Ansteuerschaltung nach Anspruch 8, wobei dem Digital-Analog-Wandler ein digitales n-Bit-Signal zuführbar ist, und der Digital-Analog-Wandler ein analoges Schwellwertsignal ausgibt, welches in Abhängigkeit von dem n-Bit-Signal 2ⁿ Signalpegel einnehmen kann.
Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteschaltung (43) ein Verzögerungsglied (431), welche das Vergleichssignal (Xv) um eine vorgegebene Verzögerungszeit (Δt) verzögert.
Ansteuerverfahren zum Ansteuern mindestens eines piezoelektrischen Elements (30; 301, 302, 303) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum, mit den folgenden Schritten: – Festlegen eines Potentials (Ubuf2) eines Anschlusses des piezoelektrischen Elements (30; 301, 302, 303) auf ein vorbestimmtes Betriebspotential mittels einer Spannungsquelle (10), welche durch ein Steuersignal (Xst) ein- und ausgeschaltet werden kann, – Bereitstellen eines vorbestimmten Schwellwertpotentials (Uthr), – Vergleichen des Potentials (Ubuf2) mit dem Schwellwertpotential und Ausgeben eines Vergleichssignals (Xv) mit einem ersten Signalpegel bei einem Unterschreiten des Schwellwertpotentials (Uthr) durch das Potential (Ubuf2), und – Anlegen eines Steuersignals (Xst), welches die Spannungsquelle (10) ausschaltet, falls das Vergleichssignals (Xv) den ersten Signalpegel annimmt, und – Anlegen eines Steuersignals (Xst), welches die Spannungsquelle (10) wieder einschaltet, falls das Vergleichssignals (Xv) nach einer vorbestimmten Zeitdauer (Δt) nach Annehmen des ersten Signalpegels nicht mehr auf dem ersten Signalpegel ist.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend: – Setzen eines Bits in einem Diagnoseregister, falls das Vergleichssignals (Xv) nach einer vorbestimmten Zeitdauer (Δt) nach Annehmen des ersten Signalpegels nicht mehr auf dem ersten Signalpegel ist.
Ansteuerverfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, ferner aufweisend: – Vergleichen des Potentials mit einem ersten Versorgungspotential, und – Ausgeben eines vom Ergebnis dieses Vergleiches abhängigen Kurzschlussauswertesignals (Xv2).
Ansteuerverfahren nach Anspruch 13, wobei der Vergleicher (46) ein Kurzschlussauswertesignal (Xv2) mit einem ersten Kurzschlussauswertesignalpegel ausgibt, falls das Potential näher an dem ersten Versorgungspotential als an einem zweiten Versorgungspotential liegt, und andernfalls ein Kurzschlussauswertesignal (Xv2) mit einem zweiten Kurzschlussauswertesignalpegel ausgibt.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 14, ferner aufweisend: – Setzen eines Bits in einem Diagnoseregister in Abhängigkeit vom Kurzschlussauswertesignalpegel, bei einem Unterschreiten des Schwellwertpotentials (Uthr) durch das Potential.
Ansteuerverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Schwellwertgeber (42) als Digital-Analog-Wandler ausgebildet ist.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 16, ferner aufweisend: – Zuführen eines digitalen n-Bit-Signals zu dem Digital-Analog-Wandler, und – Ausgeben eines analogen Schwellwertsignals, welches in Abhängigkeit von dem n-Bit-Signal 2ⁿ Signalpegel einnehmen kann, mit dem Digital-Analog-Wandler.