DE102008010624A1

DE102008010624A1 - Method and device for operating a switching unit

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Publication number: DE102008010624A1
Application number: DE200810010624
Authority: DE
Inventors: Jochen Brickwede; Edmund Martin
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-08-27
Also published as: WO2009103582A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Schalteinheit (SU), die eine Überwachungseinheit und einen Schalter umfasst. Der Schalter ist dazu ausgebildet, abhängig von einer Schaltstellung ein Nutzsignal an einem Ausgang der Schalteinheit (SU) zur Verfügung zu stellen. Die Überwachungseinheit ist dazu ausgebildet, den Schalter abhängig von einer detektierten Überlast auszuschalten. Die Schalteinheit (SU) ist dS_IN) und von der Überwachungseinheit den SchalterS_IN) oder der Überwachungseinheit den Schalter auszuschalten. Die Signalflanken eines das Nutzsignaerfasst und gezählt und der Wert der gezählten Signalflanken mit einem vorgegebenen Zählwert nach einer vorgegebenen Zeitdauer verglichen. Bei einem Wert der erfassten und gezählten Signalflanken ungleich dem vorgegebenen Zählwert wird der Schalter mittels des Steuersignals (S_IN) ausgeschaltet.Method for operating a switching unit (SU) comprising a monitoring unit and a switch. The switch is designed to provide a useful signal at an output of the switching unit (SU) as a function of a switching position. The monitoring unit is designed to switch off the switch depending on a detected overload. The switching unit (SU) is dS_IN) and the switch unit S_IN) or the monitoring unit the switch off. The signal edges of one of the payloads are detected and counted, and the value of the counted signal edges is compared to a predetermined count after a predetermined period of time. At a value of the detected and counted signal edges other than the predetermined count value, the switch is turned off by means of the control signal (S_IN).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Schalteinheit, die eine Überwachungseinheit und einen Schalter umfasst. Der Schalter ist dazu ausgebildet, abhängig von einer Schaltstellung ein Nutzsignal an einem Ausgang der Schalteinheit zur Verfügung zu stellen. Die Überwachungseinheit ist dazu ausgebildet, den Schalter abhängig von einer detektierten Überlast auszuschalten.The The invention relates to a method and an apparatus for operating a switching unit, which is a monitoring unit and a switch. The switch is designed to be dependent on a switching position a useful signal at an output of the switching unit to disposal to deliver. The monitoring unit is designed to turn off the switch depending on a detected overload.

Schalteinheiten mit integriertem Schalter und integrierter Überwachungseinheit sind beispielsweise Smart-Schalteinheiten. Smart-Schalteinheiten sind kurzschlussgeschützte Schalteinheiten, die mittels einer thermischen Überwachung beim Führen eines Überlaststroms den Schalter ausschalten. Diese thermische Abschaltung erfolgt typischerweise oberhalb des normalen Arbeitsbereiches des Schalters, d. h. der Strom durch den Schalter muss entsprechend hoch sein, damit die thermische Abschaltung reagiert und die Last abschaltet.switching units with integrated switch and integrated monitoring unit are for example Smart switching units. Smart switching units are short-circuit protected switching units, which by means of a thermal monitoring while guiding an overload current turn off the switch. This thermal shutdown is typically above the normal working range of the switch, d. H. of the Current through the switch must be high enough for the thermal shutdown reacts and shuts off the load.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Schalteinheit anzugeben, das bzw. die zuverlässig und sicher ist.The Problem underlying the invention is to provide a method and to provide a device for operating a switching unit, that or the reliable and is safe.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Schalteinheit, die eine Überwachungseinheit und einen Schalter umfasst. Der Schalter ist dazu ausgebildet, abhängig von einer Schaltstellung ein Nutzsignal an einem Ausgang der Schalteinheit zur Verfügung zu stellen. Die Überwachungseinheit ist dazu ausgebildet, den Schalter abhängig von einer detektier ten Überlast auszuschalten. Die Schalteinheit ist dazu ausgebildet, abhängig von einem Steuersignal und von der Überwachungseinheit den Schalter einzuschalten und abhängig von dem Steuersignal oder der Überwachungseinheit den Schalter auszuschalten. Dabei werden Signalflanken eines das Nutzsignal repräsentierenden Signals erfasst und gezählt und der Wert der erfassten und gezählten Signalflanken mit einem vorgegebenen Zählwert nach einer vorgegebenen Zeitdauer verglichen. Bei einem Wert der erfassten und gezählten Signalflanken ungleich dem vorgegebenen Zählwert wird der Schalter mittels des Steuersignals ausgeschaltet.The Invention is characterized by a method and a corresponding Device for operating a switching unit, which is a monitoring unit and a switch. The switch is designed to be dependent on a switching position a useful signal at an output of the switching unit to disposal to deliver. The monitoring unit is adapted to the switch depending on a detected overload off. The switching unit is designed to be dependent on a control signal and from the monitoring unit to turn on the switch and depending on the control signal or the monitoring unit the Switch off switch. In this case, signal edges of the useful signal representing Signals detected and counted and the value of the detected and counted signal edges with a predetermined count compared after a predetermined period of time. At a value of recorded and counted Signal edges not equal to the predetermined count value, the switch means of the control signal is turned off.

Mittels der Erfassung und Zählung der Signalflanken und mittels des Vergleichs mit dem vorgegebenen Zählwert kann die Überlast der Schalteinheit nach der vorgegebenen Zeitdauer zuverlässig detektiert werden und eine Ansteuerung der Schalteinheit besonders sicher und zuverlässig gewährleistet werden. Eine aus der Überlast resultierende Schädigung der Schalteinheit kann besonders wirkungsvoll unterbunden werden und eine besonders lange Betriebsdauer der Schalteinheit gewährleistet werden.through the capture and count the signal edges and by comparison with the predetermined count can the overload the switching unit reliably detected after the predetermined period of time be and a control of the switching unit particularly safe and reliable guaranteed become. One out of the overload resulting injury the switching unit can be particularly effectively prevented and a particularly long service life of the switching unit can be ensured.

Überwachungseinheiten derartiger Schalteinheiten sind beispielsweise als thermische Überwachungen ausgebildet, die bei einer detektierten Überlast den Schalter aufgrund einer der Überlast zugeordneten Wärmeentwicklung ausschalten. Der Überlast ist ein Überlaststrom durch den Schalter zugeordnet, der bei ausgeschaltetem Schalter im Wesentlichen nicht mehr fließt, wodurch eine weitere Wärmeentwicklung nicht mehr gegeben ist. Die thermische Überwachung der Überwachungseinheit kühlt sich ab, so dass die Überwachungseinheit den Schalter zeitliche verzögert selbsttätig wieder einschaltet, wenn weiterhin eine eingeschaltete Schaltstellung des Schalters vorgegeben ist. Liegt der Grund für die Überlast noch vor, fließt erneut ein Überlaststrom durch den Schalter und abhängig davon schaltet die Überwachungseinheit diesen erneut aus.monitoring units Such switching units are for example as thermal monitoring formed in the event of a detected overload due to the switch one of the overload associated heat development turn off. The overload is an overload current assigned by the switch, with the switch off essentially no longer flows, causing a further heat development no longer exists. The thermal monitoring of the monitoring unit cools off, leaving the monitoring unit delayed the switch automatic turns back on, if still a switched position of the switch is specified. If the reason for the overload still exists, flows again an overload current through the switch and dependent of which the monitoring unit switches this again.

Bevorzugt schaltet die Überwachungseinheit zeitverzögert bei Vorliegen der Überlast den Schalter ein und aus.Prefers switches on the monitoring unit with a time delay Existence of the overload the switch on and off.

Der Schalteinheit ist ferner ein Steuersignal zugeführt, mittels dessen die Schaltstellung des Schalters vorgegeben wird und der Schalter bei Nicht-Überlast ein- oder ausgeschaltet wird. Bei vorliegender Überlast schaltet die Überwachungseinheit den Schalter auch bei eingeschaltetem Steuersignal aus. Somit wird der Schalter abhängig von dem Steuersignal und der Überwachungseinheit eingeschaltet, um das Nutzsignal am Ausgang zu erzeugen. Dagegen wird der Schalter ausgeschaltet, wenn zumindest das Steuersignal eine ausgeschaltete Schaltstellung vorgibt oder die Überwachungseinheit eine Überlast detektiert.Of the Switching unit is further supplied with a control signal, by means of which the switching position of the switch is specified and the switch in case of non-overload is switched on or off. If there is an overload, the monitoring unit switches the Switch off even when the control signal is switched off. Thus, the Switch dependent from the control signal and the monitoring unit switched on in order to generate the useful signal at the output. On the other hand the switch is turned off when at least the control signal indicates a switched-off switch position or the monitoring unit an overload detected.

Das Nutzsignal am Ausgang der Schalteinheit kann beispielsweise als Spannungssignal oder Stromsignal ausgebildet sein.The Useful signal at the output of the switching unit can, for example, as Be formed voltage signal or current signal.

Bei einer zeitlich andauernden vorliegenden Überlast, die beispielsweise aufgrund eines zeitlich andauernden vorliegenden Fehlerfalls am Ausgang der Schalteinheit hervorgerufen wird, fließt bevorzugt über den Schalter bei eingeschalteter Schaltstellung ein Überlaststrom, der mittels der Überwachungseinheit detektiert wird und den Schalter der Schalteinheit nach einer vorgegebenen Zeitdauer, die der Auslösung der thermischen Überwachung zugeordnet ist, ausschaltet. Nach einer Abkühlphase schaltet die Überwachungseinheit den Schalter wieder ein, so dass der Überlaststrom erneut über den Schalter fließt. In einem derartigen Betrieb der Schalteinheit kommt es am Ausgang der Schalteinheit zu einem periodischen Nutzsignal, dessen Periodendauer durch vorgegebene Zeitkonstanten, die der Erwärmung bei Überlast und Abkühlung bei ausgeschaltetem Schalter zugeordnet sind, vorgegeben sind. Die Signalflanken, die dem das Nutzsignal repräsentierenden Signal zugeordnet sind, werden erfasst und gezählt. Ist nach der vorgegebenen Zeitdauer der Wert der gezählten Signalflanken ungleich dem vorgegebenen Zählwert, wird der Schalter der Schalteinheit mittels des Steuersignals ausgeschaltet. Dadurch kann eine Schädigung des Schalters aufgrund des Überlaststromes wirkungsvoll vermieden werden und die Schalteinheit somit zuverlässig und sicher betrieben werden.In the case of an overload which is present over a period of time and which is caused, for example, by a fault present at the output of the switching unit over a certain time, an overload current, which is detected by means of the monitoring unit and the switch of the switching unit after a predetermined period of time, preferably flows through the switch when the switching position is switched on the triggering of the thermal monitoring is assigned, switches off. After a cooling phase, the Monitor again the switch, so that the overload current flows again through the switch. In such an operation of the switching unit, there is a periodic useful signal at the output of the switching unit whose period is predetermined by predetermined time constants associated with heating in the event of overload and cooling when the switch is switched off. The signal edges, which are assigned to the signal representing the useful signal, are detected and counted. If, after the predetermined period of time, the value of the counted signal edges is not equal to the predetermined count value, the switch of the switching unit is switched off by means of the control signal. As a result, damage to the switch due to the overload current can be effectively avoided and thus the switching unit can be operated reliably and safely.

Auch bei einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung des Schalters der Schalteinheit mittels des Steuersignals, können die einzelnen Signalflanken des das Nutzsignal repräsentierenden Signals gezählt werden und mit dem vorgegebenen Zählwert verglichen werden. Während der pulsweitenmodulierten Ansteuerung der Schalteinheit im Überlastfall können mehr oder weniger Signalflanken aufgrund der Auslösung der Überwachungseinheit auftreten als durch die pulsweitenmodulierte Ansteuerung vorgegeben wird. Ist nach der vorgegebenen Zeitdauer der Wert der gezählten Signalflanken ungleich der Anzahl der durch die pulsweitenmodulierte Ansteuerung vorgegebenen Signalflanken für die vorgegebene Zeitdauer, wird der Schalter mittels des Steuersignals ausgeschaltet.Also in a pulse width modulated control of the switch of the switching unit by means of the control signal the individual signal edges of the useful signal representing Signals counted and compared to the given count. During the Pulse-width modulated control of the switching unit in case of overload can more or fewer signal edges due to the triggering of the monitoring unit occur as is specified by the pulse width modulated control. is after the specified period of time, the value of the counted signal edges is unequal the number of predetermined by the pulse width modulated control Signal edges for the predetermined period of time, the switch by means of the control signal switched off.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Überlast des Schaltelementes dadurch detektiert, dass der Wert der gezählten Signalflanken nach der vorgegebenen Zeitdauer ungleich dem vorgegebenen Zählwert ist.According to one advantageous embodiment is an overload of the switching element detected by the value of the counted signal edges after the predetermined time is not equal to the predetermined count.

Mittels der Überwachungseinheit der Schalteinheit wird bevorzugt eine Überlast der Schalteinheit erkannt und der Schalter der Schalteinheit zumindest für die Zeitdauer der Abkühlung ausgeschaltet. Die Überwachungseinheit schaltet nach dieser Abkühlphase den Schalter aber erneut zu, auch bei weiterhin vorliegendem Fehlerfall am Ausgang der Schalteinheit. Mittels der Erfassung und Zählung der Signalflanken am Ausgang der Schalteinheit, kann somit die Überlast sicher und zuverlässig erkannt werden und daraufhin entsprechend reagiert werden, um eine Schädigung des Schalters der Schalteinheit zuverlässig zu vermeiden. Besonders vorteilhaft können zeitlich andauernde vorliegende Fehlerfälle am Ausgang der Schalteinheit si cher erkannt werden und in Folge dessen der Schalter ausgeschaltet werden, um dessen Schädigung zu vermeiden.through the monitoring unit the switching unit is preferably detected an overload of the switching unit and the switch of the switching unit switched off at least for the duration of the cooling. The monitoring unit switches after this cooling phase the switch but again, even with continuing error case at the output of the switching unit. By means of the recording and counting of Signal edges at the output of the switching unit, thus the overload safe and reliable be recognized and then responded accordingly to a damage reliably avoid the switch of the switching unit. Especially can be advantageous time-consuming present error cases at the output of the switching unit si cher are recognized and as a result, the switch off to be harmed to avoid.

Insbesondere am Beispiel der pulsweitenmodulierten Ansteuerung der Schalteinheit mittels des Steuersignals kann innerhalb einer Pulsdauer eines vorgegebenen High-Pegels des das Nutzsignal repräsentierenden Signals die Signalflanken gezählt werden. Bei Nicht-Überlast wird bevorzugt der Schalter während des High-Pegels des Nutzsignals mittels der Überwachungseinheit nicht ausgeschaltet, so dass innerhalb der Pulsdauer des High-Pegels keine Signalflanken auftreten. Bei detektierter Überlast können dagegen Signalflanken innerhalb der Pulsdauer des High-Pegels auftreten, die sicher und zuverlässig erfasst und gezählt werden. Somit können auch zeitlich begrenzt auftretende Überlasten der Schalteinheit zuverlässig erfasst werden und besonders vorteilhaft zeitlich zugeordnet werden.Especially the example of the pulse width modulated control of the switching unit by means of the control signal can within a pulse duration of a predetermined High level of the signal representing the useful signal, the signal edges be counted. In case of non-overload the switch is preferred during the high level of the useful signal is not switched off by means of the monitoring unit, so that within the pulse duration of the high level no signal edges occur. With detected overload can against it Signal edges occur within the pulse duration of the high level, the safe and reliable recorded and counted become. Thus, too temporally limited overloads the switching unit reliable be detected and assigned particularly advantageous temporally.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings. It demonstrate:

1 eine Schaltungsanordnung mit einer Schalteinheit, 1 a circuit arrangement with a switching unit,

2 eine zeitliche Darstellung eines das Nutzsignal repräsentierenden Signals bei Überlast, 2 a temporal representation of a signal representing the useful signal in case of overload,

3 eine weitere zeitliche Darstellung eines das Nutzsignal repräsentierenden Signals bei Überlast, 3 a further time representation of a signal representing the useful signal in case of overload,

4 eine zeitliche Darstellung eines pulsweitenmodulierten das Nutzsignal repräsentierenden Signals, 4 a temporal representation of a pulse width modulated signal representing the useful signal,

5 eine weitere zeitliche Darstellung eines pulsweitenmodulierten das Nutzsignal repräsentierenden Signals, 5 a further time representation of a pulse width modulated signal representing the useful signal,

6 eine zeitliche Darstellung eines pulsweitenmodulierten das Nutzsignal repräsentierenden Signals, bei vorgegebener Wärmeabfuhr der Schalteinheit. 6 a temporal representation of a pulse width modulated signal representing the useful signal, for a given heat dissipation of the switching unit.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.elements same construction or function are cross-figurative with the same Reference number marked.

In 1 ist eine Schaltungsanordnung mit einer Schalteinheit SU und einer Ausführungseinheit EU dargestellt. Der Schalteinheit SU ist eingangsseitig ein Eingangssignal S_V zugeordnet, das beispielsweise eine Versorgungsspannung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs darstellt. Mittels des Eingangssignals S_V wird bevorzugt die Schalteinheit SU mit einer Versorgungsspannung versorgt. Die Schalteinheit SU umfasst eine Überwachungseinheit und einen Schalter. Die Überwachungseinheit ist beispielsweise als thermische Überwachung ausgebildet. Der Schalter ist beispielsweise als Feldeffekttransistor ausgebildet und bevorzugt zwischen dem Anschluss des Eingangssignals S_V und einem Lastausgang OUT der Schalteinheit SU angeordnet. Grundsätzlich sind aber auch andere einem Fachmann bekannte Ausführungen des Schalters und der Überwachungseinheit denkbar.In 1 a circuit arrangement with a switching unit SU and an execution unit EU is shown. The switching unit SU is the input side associated with an input signal S_V, which represents, for example, a supply voltage of a vehicle electrical system of a motor vehicle. By means of the input signal S_V, the switching unit SU is preferably supplied with a supply voltage. The switching unit SU comprises a monitoring unit and a switch. The monitoring unit is designed, for example, as thermal monitoring. The switch is for example as a field effect transistor formed and preferably arranged between the terminal of the input signal S_V and a load output OUT of the switching unit SU. In principle, however, other known to a person skilled in the switch and the monitoring unit are conceivable.

Ferner ist der Schalteinheit SU an einem Schalteingang IN ein Steuersignal S_IN zugeordnet. Abhängig von dem Steuersignal S_IN wird der Schalter der Schalteinheit SU bei Nicht-Überlast entweder ein- oder ausgeschaltet. Bei eingeschaltetem Schalter der Schalteinheit SU ist eine elektrische Koppelung zwischen dem Anschluss des Eingangssignals V_IN und dem Lastausgang OUT bevorzugt niederohmig geschaltet. Bei ausgeschaltetem Schalter ist die elektrische Koppelung des Eingangssignals V_IN zum Lastausgang OUT hochohmig geschaltet.Further is the switching unit SU at a switching input IN a control signal S_IN assigned. Dependent of the control signal S_IN becomes the switch of the switching unit SU in case of non-overload either on or off. When the switch is switched on Switching unit SU is an electrical coupling between the connection of the input signal V_IN and the load output OUT preferably has a low impedance connected. When the switch is off, the electrical coupling of the input signal V_IN connected to the load output OUT high impedance.

Der Schalteinheit SU ist an dem Lastausgang OUT eine Last R_L zugeordnet, die beispielsweise als Glühlampe oder Xenon-Leuchtmittel des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Aber auch andere Lasten R_L sind mit dem Lastausgang OUT der Schaltein heit SU koppelbar. Die Last R_L ist bevorzugt an seinem der Schalteinheit SU abgewandten Ende einem Bezugspotential GND zugeordnet, das beispielsweise als Masse des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Alternativ ist auch eine Ausführung denkbar, in der die Schalteinheit SU als Low-Side-Schalter ausgebildet ist und die zugeordnete Last R_L nicht direkt mit dem Bezugspotential GND gekoppelt ist. Bei eingeschaltetem Schalter der Schalteinheit SU ist der Last R_L ein Laststrom I_L zugeordnet, der typischerweise durch den Schalter der Schalteinheit SU und durch die Last R_L in Richtung des Bezugspotentials GND fließt. An einem ersten Abgriffspunkt AP1, der dem Lastausgang OUT der Schalteinheit SU und dem Schalteinheit SU zugewandten Ende der Last R_L zugeordnet ist, wird ein Ausgangssignal S_DFB abgegriffen, das repräsentativ ist für ein als Nutzsignal ausgebildetes Spannungssignal am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU. Das Ausgangssignal S_DFB ist im Wesentlichen auch repräsentativ für einen Schaltzustand der Schalteinheit SU.Of the Switching unit SU is assigned a load R_L at the load output OUT, for example, as a light bulb or xenon bulbs of the motor vehicle is formed. But also other loads R_L are coupled to the load output OUT of the Schaltein unit SU. The Last R_L is preferably at its end facing away from the switching unit SU assigned to a reference potential GND, for example, as ground of the motor vehicle is formed. Alternatively, a design is conceivable, in which the switching unit SU is designed as a low-side switch and the assigned load R_L not directly to the reference potential GND is coupled. When the switch of the switching unit is switched on SU is associated with the load R_L, a load current I_L, which is typically by the switch of the switching unit SU and by the load R_L in Direction of the reference potential GND flows. At a first tap point AP1, the load output OUT of the switching unit SU and the switching unit SU is assigned to the end facing the load R_L, an output signal S_DFB tapped, the representative is for a trained as a useful signal voltage signal at the load output OUT of the switching unit SU. The output signal S_DFB is essentially also representative of one Switching state of the switching unit SU.

Einem Sensierungsausgang I_S der Schalteinheit SU ist ein Shunt-Widerstand R_S zugeordnet, der mit seinem der Schalteinheit SU abgewandten Ende dem Bezugspotential GND zugeordnet ist. Bei eingeschaltetem Schalter der Schalteinheit SU und bei einer am Lastausgang OUT angeschlossenen Last R_L fließt durch den Shunt-Widerstand R_S ein mittels der Schalteinheit SU getriebener Sensorstrom IS, der repräsentativ ist für den Laststrom I_L am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU. Der Sensorstrom IS ist abgeleitet von dem Laststrom I_L durch den Schalter der Schalteinheit SU und ist typischerweise kleiner, so z. B. um einen Faktor 5000, als der Laststrom I_L durch den Schalter der Schalteinheit SU.a Sensing output I_S of the switching unit SU is a shunt resistor R_S associated with his the switching unit SU remote end assigned to the reference potential GND. When the switch is on the switching unit SU and at a load connected to the load output OUT R_L flows through the shunt resistor R_S on by means of the switching unit SU driven sensor current IS, which is representative of the load current I_L at the load output OUT of the switching unit SU. The sensor current IS is derived from the load current I_L by the switch of the switching unit SU and is typically smaller, such. By a factor of 5000, as the load current I_L through the switch of the switching unit SU.

Die Schalteinheit SU ist beispielsweise als Smart-Schalteinheit ausgebildet und umfasst neben dem Schalter die Überwachungseinheit, die dazu ausgebildet ist, die Schalteinheit SU bevorzugt thermisch zu überwachen. Führt die Schalteinheit SU beispielsweise einen einer Überlast zugeordneten Überlast strom aufgrund eines Fehlerfalls am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU, so z. B. ein Kurzschluss, so löst die Überwachungseinheit der Schalteinheit SU aus und schaltet den Schalter unabhängig von einem eingeschalteten Steuersignal S_IN ab.The Switching unit SU is designed for example as a smart switching unit and in addition to the switch includes the monitoring unit, which is designed to is preferred to monitor the switching unit SU thermally. Lead the Switching unit SU, for example, an overload overload associated overload due to a fault at the load output OUT of the switching unit SU, such. B. a short circuit, so solves the monitoring unit of the switching unit SU off and turns off the switch regardless of a switched on Control signal S_IN off.

Die Ausführungseinheit EU ist beispielsweise als Mikrokontroller ausgebildet, um ein Verfahren zum Betreiben der Schalteinheit SU abzuarbeiten. Aber auch andere dem Fachmann bekannte Ausführungen der Ausführungseinheit EU sind einsetzbar.The execution unit For example, EU is designed as a microcontroller to provide a method for Operating the switching unit SU to work off. But others too Professional known designs the execution unit EU can be used.

Die dem Zählereingang CNT zugeordnete Zählereinheit kann beispielsweise steigende und/oder fallende Signalflanken des Ausgangssignals S_DFB erfassen und zählen.The the counter input CNT associated counter unit For example, rising and / or falling signal edges of the Capture and count output signal S_DFB.

Ausgangsseitig ist der Ausführungseinheit EU an einem Eingabe-Ausgabe-Ausgang IO das Steuersignal S_IN zugeordnet. Der Eingabe-Ausgabe-Ausgang IO der Ausführungseinheit EU weist, wenn er als Ausgang konfiguriert ist, beispielsweise entweder einen High-Pegel oder einen Low-Pegel auf, so z. B. 3,3 V für einen High-Pegel oder 0 V für einen Low-Pegel, der mittels der Ausführungseinheit EU vorgegeben wird. Mittels des Steuersignals S_IN kann die Ausführungseinheit EU den Schalter der Schalteinheit SU bei Nicht-Überlast beliebig ein- oder ausschalten. Somit kann die Ausführungseinheit EU mittels der entsprechenden Vorgabe des Steuersignals S_IN beispielsweise die Last R_L zeitlich kontinuierlich ansteuern, so dass die Last R_L zeitlich kontinuierlich mit einer Spannung und einem Laststrom I_L beaufschlagt wird. Alternativ kann die Last R_L pulsweitenmoduliert angesteuert werden, so dass die Spannung und der Laststrom I_L pulsförmig vorgegeben wird. Auch andere dem Fachmann bekannte Ansteuerungen der Last R_L sind möglich.On the output side is the execution unit EU at an input-output output IO the control signal S_IN assigned. The input-output output IO of the execution unit EU points, if he is configured as an output, for example, either a high level or a low level, such. B. 3.3V for a high level or 0V for one Low-level, which by means of the execution unit EU is given. By means of the control signal S_IN, the execution unit EU switches the switch of the switching unit SU on or off in case of non-overload. Thus, the execution unit EU by means of the corresponding specification of the control signal S_IN, for example the load R_L time continuously drive, so that the load R_L continuous in time with a voltage and a load current I_L is acted upon. Alternatively, the load R_L can be pulse width modulated are controlled, so that the voltage and the load current I_L predetermined pulse becomes. Also other known to those skilled controls the load R_L are possible.

2 zeigt eine zeitliche Darstellung des Steuersignals S_IN und des Ausgangssignals S_DFB, sowie des Sensorsignals S_AFB, das repräsentativ ist für den Laststrom I_L durch die Schalteinheit SU. Eine zeitliche Darstellung des Laststroms I_L wäre somit analog zum Sensorsignal S_AFB ausgebildet, mit dem Unterschied, dass der entsprechende Wert des Sensorsignals S_AFB um den vorgegebenen Faktor kleiner ist als der entsprechende Wert des Laststroms I_L. 2 shows a timing diagram of the control signal S_IN and the output signal S_DFB, and the sensor signal S_AFB, which is representative of the load current I_L by the switching unit SU. A time representation of the load current I_L would thus be analogous to the sensor signal S_AFB, with the difference that the corresponding value of the sensor signal S_AFB is smaller by the predetermined factor than the corresponding value of the load current I_L.

Liegt zunächst keine Überlast der Schalteinheit SU vor, wird zu einem Zeitpunkt t1 dem Steuersignals S_IN mittels der Ausführungseinheit EU ein High-Pegel vorgegeben. Der High-Pegel des Steuersignals S_IN wird ab dem Zeitpunkt t1 entsprechend der Darstellung zeitlich ununterbrochen vorgegeben und repräsentiert somit eine zeitlich kontinuierliche Ansteuerung der Schalteinheit SU und somit der Last R_L. Abhängig von der Ansteuerung mittels des Steuersignals S_IN wird zum Zeitpunkt t1 der Schalter der Schalteinheit SU eingeschaltet und somit am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU ein Ausgangssignal S_DFB erzeugt. Das Ausgangssignal S_DFB repräsentiert in 2 einen Spannungsverlauf am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU. Zu dem Zeitpunkt t1 gibt das Ausgangssignal S_DFB beispielsweise einen Spannungswert vor, der den Wert der Versorgungsspannung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs repräsentiert. Der Verlauf des Sensorsignals S_AFB entspricht beginnend zum Zeitpunkt t1 einem Verlauf eines Einschaltstroms bei einer vorgegebenen Last R_L, die beispielsweise als Glühlampe des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Bei anderen Lasten R_L kann der Verlauf des Sensorsignals S_AFB entsprechend verändert verlaufen. Der Verlauf des Sensorsignals S_AFB nähert sich einem vorgegebenen Wert eines Nennsignalwertes I_N an und ist ab einem Zeitpunkt t2 auf den Nennsignalwert I_N eingeschwungen. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass der Nennsignalwert I_N auf das Sensorsignal S_AFB bezogen ist und somit den tatsächlichen Nennstrom der Last R_L am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU repräsentiert. Der Nennsignalwert I_N repräsentiert somit den Laststrom I_L, den die Last R_L im Normalbetrieb aufnimmt.If there is initially no overload of the switching unit SU, the control unit is at a time t1 signal S_IN by means of the execution unit EU a high level specified. The high level of the control signal S_IN is given from the time t1 according to the representation temporally uninterrupted and thus represents a time-continuous control of the switching unit SU and thus the load R_L. Depending on the control by means of the control signal S_IN, the switch of the switching unit SU is switched on at the instant t1, and thus an output signal S_DFB is generated at the load output OUT of the switching unit SU. The output signal S_DFB represents in 2 a voltage curve at the load output OUT of the switching unit SU. At the time t1, the output signal S_DFB, for example, a voltage value that represents the value of the supply voltage of the electrical system of the motor vehicle. The course of the sensor signal S_AFB corresponds to a course of an inrush current at a predetermined load R_L, which is designed, for example, as an incandescent lamp of the motor vehicle, beginning at time t1. For other loads R_L, the course of the sensor signal S_AFB can be changed accordingly. The profile of the sensor signal S_AFB approaches a predetermined value of a nominal signal value I_N and is steady from a time t2 on the nominal signal value I_N. It should be noted that the nominal signal value I_N is related to the sensor signal S_AFB and thus represents the actual rated current of the load R_L at the load output OUT of the switching unit SU. The nominal signal value I_N thus represents the load current I_L which the load R_L receives during normal operation.

Neben dem Nennsignalwert I_N ist ein Signalgrenzwert I_MAX vorgegeben. Auch der Signalgrenzwert I_MAX ist auf das Sensorsignal S_AFB bezogen und repräsentiert einen maximalen Laststrom, den die Schalteinheit SU dauerhaft über den Schalter führen darf oder den die Last R_L höchstens aufnehmen darf. Lastströme I_L, deren Werte den Wert des maximalen Laststroms überschreiten, stellen eine Überlastsituation der Schalteinheit SU dar. Somit repräsentieren auch Sensorsignale S_AFB, deren Werte größer sind als der Wert des Signalgrenzwerts I_MAX, eine Überlast der Schalteinheit SU.Next the nominal signal value I_N, a signal limit I_MAX is specified. The signal limit I_MAX is also related to the sensor signal S_AFB and represents a maximum load current, the switching unit SU permanently over the Lead switch may or may be the load R_L at most allowed to record. load currents I_L whose values exceed the value of the maximum load current, put an overload situation the switching unit SU. Thus represent also sensor signals S_AFB whose values are larger as the value of the signal limit I_MAX, an overload of the switching unit SU.

Zu einem Zeitpunkt t3 tritt beispielsweise eine Überlast auf, so z. B. ein erhöhter Strombedarf aufgrund eines Fehlers in der Last R_L am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU. Wie in 2 idealisiert dargestellt, steigt der Wert des Sensorsignals S_AFB daraufhin auf einen Wert an, der größer ist als der Wert des Signalgrenzwerts I_MAX. Das erhöhte Sensorsignal S_AFB repräsentiert einen durch die Schalteinheit SU fließenden erhöhten Laststrom I_L, dem eine erhöhte Wärmeentwicklung in der Schalteinheit SU zugeordnet ist. Diese führt zu einem Zeitpunkt t4 dazu, dass die thermische Überwachung der Überwachungseinheit auslöst und den Schalter der Schalteinheit SU unabhängig von dem Steuersignal S_IN ausschaltet. Das Ausgangssignal S_DFB und das Sensorsignal S_AFB und somit der Laststrom I_L fallen auf einen Low-Pegel ab, so z. B. einem Stromwert von 0 A für das Sensorsignal S_AFB und 0 V für das Ausgangssignal S_DFB. Da ab dem Zeitpunkt t4 am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU keine Spannung anliegt und somit näherungsweise kein Laststrom I_L durch die Schalteinheit SU fließt, kann die thermische Überwachung der Überwachungseinheit abkühlen, so dass diese zu einem Zeitpunkt t5 selbsttätig den Schalter der Schalteinheit SU wieder einschaltet. Liegt der Fehlerfall am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU weiterhin vor, so steigt der Wert des Sensorsignals S_AFB und somit der Laststrom I_L erneut auf den erhöhten Stromwert an. Zu einem Zeitpunkt t6 löst die Überwachungseinheit der Schalteinheit SU erneut aus und schaltet den Schalter aus, so dass erneut das Ausgangssignal S_DFB und das Sensorsignal S_AFB auf einen Low-Pegel abfallen. Dieser von der Überwachungseinheit abhängige Ein- und Ausschaltvorgang wiederholt sich so lange, bis mittels des Steuersignals S_IN der Schalter der Schalteinheit SU ausgeschaltet wird. Ein derartig angesteuerter Schalter der Schalteinheit SU kann durch die kurzzeitig fließenden erhöhten Lastströme I_L geschädigt werden und im weiteren Betrieb ausfallen.At a time t3, for example, an overload occurs, such. B. an increased power demand due to an error in the load R_L at the load output OUT of the switching unit SU. As in 2 illustrated idealized, the value of the sensor signal S_AFB then increases to a value which is greater than the value of the signal limit I_MAX. The increased sensor signal S_AFB represents an increased load current I_L flowing through the switching unit SU, to which an increased heat development in the switching unit SU is assigned. This leads at a time t4 to the fact that the thermal monitoring triggers the monitoring unit and switches off the switch of the switching unit SU independently of the control signal S_IN. The output signal S_DFB and the sensor signal S_AFB and thus the load current I_L drop to a low level, such. B. a current value of 0 A for the sensor signal S_AFB and 0 V for the output signal S_DFB. Since from the time t4 at the load output OUT of the switching unit SU no voltage is applied and thus approximately no load current I_L flows through the switching unit SU, the thermal monitoring of the monitoring unit can cool down so that it automatically turns on the switch of the switching unit SU at a time t5. If the fault continues to exist at the load output OUT of the switching unit SU, then the value of the sensor signal S_AFB and thus the load current I_L increases again to the increased current value. At a time t6, the monitoring unit triggers the switching unit SU again and switches off the switch, so that again the output signal S_DFB and the sensor signal S_AFB fall to a low level. This switch-on and switch-off process, which is dependent on the monitoring unit, is repeated until the switch of the switching unit SU is switched off by means of the control signal S_IN. Such a controlled switch of the switching unit SU can be damaged by the momentarily flowing increased load currents I_L and fail in further operation.

Die Frequenz mit der das Ausgangssignal S_DFB mittels der Überwachungseinheit der Schalteinheit SU im Fehlerfall ein- und ausgeschaltet wird, ist neben der Höhe des Laststromes I_L auch von anderen Faktoren abhängig, so z. B. von der Umgebungstemperatur und/oder von den Kühleigenschaften der Schalteinheit SU. Das heißt, je besser die einem erhöhten Stromfluss zugeordnete Wärme der Schalteinheit SU abgeführt werden kann, desto kürzer ist die Zeitdauer, bis der Schalter der Schalteinheit SU wieder eingeschaltet wird. Im Gegensatz dazu ist die Zeitdauer bis zum erneuten Einschalten des Schalters der Schalteinheit SU umso länger, je schlechter die Wärme abgeführt werden kann. Somit kann sich das Schaltverhalten der Überwachungseinheit, insbesondere die Schaltfrequenz des Ausgangssignals S_DFB und somit des Laststromes I_L, abhängig von den Umgebungsbedingungen ändern.The Frequency with which the output signal S_DFB by means of the monitoring unit the switching unit SU is switched on and off in case of error, is next to the Height of Load current I_L also dependent on other factors, such. B. from the ambient temperature and / or the cooling properties the switching unit SU. This means, the better the one raised Current flow associated heat the switching unit SU dissipated can be, the shorter is the time until the switch of the switching unit SU again is turned on. In contrast, the time until the renewed switching on the switch of the switching unit SU the longer, the worse the heat dissipated can be. Thus, the switching behavior of the monitoring unit, in particular the switching frequency of the output signal S_DFB and thus of the load current I_L, depending change from environmental conditions.

In 3 ist eine weitere zeitliche Darstellung des Steuersignals S_IN und des Ausgangssignals S_DFB, sowie des Sensorsignals S_AFB dargestellt. Im Vergleich zur 2, ist der Ausführungseinheit EU nun eingangsseitig das Ausgangssignal S_DFB an einem Zählereingang CNT zugeordnet. Dem Zählereingang CNT der Ausführungseinheit EU ist eine Zählereinheit zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, Signalflanken des Ausgangssignals S_DFB zu erfassen und zu zählen. Alternativ kann dem Zählereingang CNT der Ausführungseinheit EU auch ein Sensorsignal S_AFB zugeordnet sein, das an einem zweiten Abgriffspunkt AP2, der dem Sensierungsausgang I_S der Schalteinheit SU und dem Schalteinheit SU zugewandten Ende des Shunt-Widerstandes R_S zugeordnet ist, abgegriffen wird und somit repräsentativ ist für den Laststrom I_L.In 3 is a further temporal representation of the control signal S_IN and the output signal S_DFB, as well as the sensor signal S_AFB shown. In comparison to 2 , the execution unit EU is now assigned on the input side, the output signal S_DFB at a counter input CNT. The counter input CNT of the execution unit EU is assigned a counter unit which is designed to detect and count signal edges of the output signal S_DFB. Alternatively, the counter input CNT of the execution unit EU can also be assigned a sensor signal S_AFB which is connected to a second tap point AP2, which is assigned to the sensing output I_S of the switching unit SU and the switching unit SU end facing the shunt resistor R_S, is tapped and thus representative of the load current I_L.

Zu den Zeitpunkten t4 und t6, d. h. bei einer fallenden Signalflanke des Ausgangssignals S_DFB (durch Pfeile in 3 gekennzeichnet) wird ein dem Zählereingang CNT zugeordneter Zähler der Ausführungseinheit EU beispielsweise inkrementiert. Grundsätzlich ist aber auch eine Dekrementierung des Zählers möglich. Zusätzlich wird dem Zähler der Ausführungseinheit EU ein Zählwert vorgegeben, so z. B. ein Zählwert von eins. Zu einem Zeitpunkt t7 wird der Wert des Zählers der Ausführungseinheit EU mit dem vorgegebenen Zählwert verglichen. Dabei wird festgestellt, dass der Wert des Zählers, nämlich zwei, größer ist als der vorgegebene Zählwert von eins. Somit ist dem Vergleich eine Überlast der Schalteinheit SU zugeordnet und der Schalter der Schalteinheit SU wird mittels des Steuersignals S_IN zum Zeitpunkt t7 ausgeschaltet. Dabei kann der Vergleich des Wertes des Zählers mit dem vorgegebenen Zählwert periodisch erfolgen, so z. B. nach Ablauf einer vorgegebenen Periodendauer.At the times t4 and t6, ie at a falling signal edge of the output signal S_DFB (by arrows in 3 characterized in that a counter of the execution unit EU assigned to the counter input CNT is incremented, for example. In principle, however, a decrement of the counter is possible. In addition, the counter of the execution unit EU is given a count value, such. B. a count of one. At a time t7, the value of the counter of the execution unit EU is compared with the predetermined count value. It is found that the value of the counter, namely two, is greater than the predetermined count of one. Thus, the comparison of an overload of the switching unit SU is assigned and the switch of the switching unit SU is turned off by means of the control signal S_IN at time t7. In this case, the comparison of the value of the counter with the predetermined count can be done periodically, such. B. after a predetermined period.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise mittels eines weiteren Zählers auch die Anzahl der Überschreitungen des vorgegebenen Zählwertes erfasst und gezählt werden. Dem weiteren Zähler kann ein Zählgrenzwert vorgegeben werden. Erreicht der Wert des weiteren Zählers den vorgegebenen Zählgrenzwert oder überschreitet ihn, kann beispielsweise die Last R_L als fehlerhaft gekennzeichnet werden und ein erneutes Einschalten des Schalters der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals S_IN so lange unterbunden werden, bis beispielsweise die fehlerbehaftete Last durch eine fehlerfreie Last ersetzt und/oder der Wert des weiteren Zählers zurückgesetzt wird.In a preferred embodiment for example, by means of another counter and the number of transgressions the predetermined count recorded and counted become. The other counter can be a count limit be specified. If the value of the other counter reaches the given value count limit or exceeds For example, the load R_L may be marked as faulty and switching on the switch of the switching unit again SU are prevented by means of the control signal S_IN until, for example the faulty load is replaced by a faultless load and / or the value of the other counter reset becomes.

Die Erfassung der fallenden Signalflanken des Ausgangssignals S_DFB mittels der Ausführungseinheit EU kann beispielsweise derart erfolgen, dass bei jeder detektierten fallenden Sig nalflanke ein Interrupt ausgelöst wird und innerhalb einer Ausführung einer dem Interrupt zugeordneten Interrupt-Service-Routine der dem Zählereingang CNT zugeordnete Zähler inkrementiert wird. Grundsätzlich ist es aber auch möglich dem Zähler den Zählwert vorzugeben und bei dessen Erreichen oder Überschreiten einen Interrupt auszulösen und innerhalb der dem Interrupt zugeordneten Interrupt-Service-Routine das Steuersignal S_IN derart vorzugeben, dass der Schalter der Schalteinheit SU ausgeschaltet wird.The Detection of falling signal edges of the output signal S_DFB by means of the execution unit EU can for example be such that at each detected falling signal edge an interrupt is triggered and within a execution an interrupt service routine associated with the interrupt of the counter input CNT associated counters is incremented. in principle but it is also possible the counter the count specify and when it reaches or exceeds an interrupt trigger and within the interrupt service routine associated with the interrupt to specify the control signal S_IN such that the switch of the switching unit SU is turned off.

Neben der Erfassung und Zählung der fallenden Signalflanken ist es grundsätzlich auch möglich steigende Signalflanken oder beide Signalflanken des Ausgangssignals S_DFB mittels des Zählers zu erfassen und zu zählen. Grundsätzlich kann aber auch das Sensorsignal S_AFB dem Zählereingang CNT der Ausführungseinheit EU zugeordnet sein und Signalflanken des Sensorsignals S_AFB erfasst und gezählt werden.Next the capture and count the falling signal edges, it is also possible in principle rising Signal edges or both signal edges of the output signal S_DFB by means of the counter to capture and count. in principle but also the sensor signal S_AFB the counter input CNT of the execution unit EU be assigned and detected signal edges of the sensor signal S_AFB and counted become.

Anhand einer weiteren zeitlichen Darstellung eines pulsweitenmodulierten Steuersignals S_IN, des Ausgangssignals S_DFB und eines pulsweitenmodulierten Sensorsignals S_AFB in den 4 und 5 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Sensorsignal S_AFB repräsentiert den Laststrom I_L durch die Last R_L am Lastausgang OUT der Schalteinheit. Das Ausgangssignal S_DFB repräsentiert eine Spannung am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU. Zusätzlich ist für dieses Ausführungsbeispiel das Sensorsignal S_AFB einem ersten Analog-Digital-Wandler-Eingang AD1 der Ausführungseinheit EU zugeführt. Grundsätzlich kann aber auch das Ausgangssignal S_DFB dem ersten Analog-Digital-Wandler-Eingang AD1 zugeführt sein. Alternativ kann das Sensorsignal S_AFB dem Zählereingang CNT und dem ersten Analog-Digital-Wandler-Eingang AD1 zugeführt sein.Based on a further time representation of a pulse width modulated control signal S_IN, the output signal S_DFB and a pulse width modulated sensor signal S_AFB in the 4 and 5 another embodiment is shown. The sensor signal S_AFB represents the load current I_L through the load R_L at the load output OUT of the switching unit. The output signal S_DFB represents a voltage at the load output OUT of the switching unit SU. In addition, for this exemplary embodiment, the sensor signal S_AFB is fed to a first analog-to-digital converter input AD1 of the execution unit EU. In principle, however, the output signal S_DFB can also be fed to the first analog-to-digital converter input AD1. Alternatively, the sensor signal S_AFB may be supplied to the counter input CNT and the first analog-to-digital converter input AD1.

Der erste Analog-Digital-Wandler-Eingang AD1 ist bevorzugt einem Analog-Digital-Wandler der Ausführungseinheit EU zugeordnet. Mittels des Analog-Digital-Wandlers der Ausführungs einheit EU können Werte analoger Signale, wie beispielsweise dem Sensorsignal S_AFB, in digitale Werte umgewandelt werden, so dass diese mittels der Ausführungseinheit EU, die beispielsweise als digitale Ausführungseinheit ausgebildet ist, weiterverarbeitet werden können.Of the first analog-to-digital converter input AD1 is preferably an analog-to-digital converter the execution unit EU assigned. By means of the analog-to-digital converter of the execution unit EU can Values of analog signals, such as the sensor signal S_AFB, be converted into digital values, so that they are used by the execution unit EU, which is designed, for example, as a digital execution unit, can be further processed.

In 4 wird zu einem Zeitpunkt t10 der Schalter der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals S_IN derart angesteuert, dass dieser eingeschaltet und das Sensorsignal S_AFB in Höhe des Nennsignalwertes I_N vorgegeben wird. Das Ausgangssignal S_DFB wird zum Zeitpunkt t10 beispielsweise in Höhe der Versorgungsspannung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs vorgegeben (durch das Eingangssignal S_V gekennzeichnet). Zu einem Zeitpunkt t11, der eine vorgegebene Zeitdauer T1 nach dem Zeitpunkt t10 angeordnet ist, wird eine Analog-Digital-Wandlung des Sensorsignals S_AFB ausgeführt und damit der aktuelle Wert des Sensorsignals S_AFB zum Zeitpunkt t11 überprüft. Bei einer fehlerfreien Ansteuerung der Schalteinheit SU, sollte zum Zeitpunkt t11 der Wert des Sensorsignals S_AFB die Vorgabe des Steuersignals S_IN repräsentieren, d. h. zum Zeitpunkt t11 sollte ein High-Pegel in Höhe des Nennsignalwerts I_N mittels der Analog-Digital-Wandlung ermittelt werden, wie er zu diesem Zeitpunkt auch durch das Steuersignal S_IN vorgegeben ist. Wird der High-Pegel nicht ermittelt, liegt typischerweise ein Fehlerfall vor. Alternativ kann auch das Ausgangssignal S_DFB zum Zeitpunkt t11 mittels der Analog-Digital-Wandlung erfasst werden.In 4 At a point in time t10, the switch of the switching unit SU is activated by means of the control signal S_IN in such a way that it is switched on and the sensor signal S_AFB is preset in the amount of the nominal signal value I_N. The output signal S_DFB is specified at the time t10, for example, in the amount of the supply voltage of the electrical system of the motor vehicle (characterized by the input signal S_V). At a time t11, which is arranged a predetermined time period T1 after the time t10, an analog-to-digital conversion of the sensor signal S_AFB is carried out and thus the current value of the sensor signal S_AFB is checked at the time t11. In an error-free control of the switching unit SU, the value of the sensor signal S_AFB should represent the specification of the control signal S_IN at the time t11, ie at the time t11 a high level in the amount of the nominal signal value I_N should be determined by means of the analog-to-digital conversion, as he is also predetermined by the control signal S_IN at this time. If the high level is not determined, there is typically an error. Alternatively, you can Also, the output signal S_DFB at time t11 are detected by the analog-to-digital conversion.

Zu einem Zeitpunkt t12 wird entsprechend der Vorgabe durch das pulsweitenmodulierte Steuersignal S_IN das Sensorsignal S_AFB und das Ausgangssignal S_DFB auf Low-Pegel gesetzt. Zu einem Zeitpunkt t13 wird erneut der Schalter eingeschaltet. Allerdings liegt zum Zeitpunkt t13 eine Überlastsituation vor, so dass der Wert des Sensorsignals S_AFB den Wert des Signalgrenzwerts I_MAX überschreitet und somit eine Überlast mittels der Überwachungseinheit der Schalteinheit SU detektiert wird. Mittels der Überwachungseinheit wird zum Zeit punkt t14 der Schalter der Schalteinheit SU ausgeschaltet. Die hier dargestellte Überlast kann beispielsweise aufgrund eines erhöhten Strombedarfs der Last R_L hervorgerufen werden, so dass die Überwachungseinheit den Schalter der Schalteinheit SU entsprechend der thermischen Überwachung ausschaltet und das Sensorsignal S_AFB und das Ausgangssignal S_DFB auf Low-Pegel setzt.To a time t12 is in accordance with the default by the pulse width modulated Control signal S_IN the sensor signal S_AFB and the output signal S_DFB set to low level. At a time t13 is again the switch is on. However, there is an overload situation at time t13 before, so that the value of the sensor signal S_AFB the value of the signal limit value I_MAX exceeds and thus an overload by means of the monitoring unit the switching unit SU is detected. By means of the monitoring unit At time t14, the switch of the switching unit SU is turned off. The overload shown here may, for example, due to an increased power requirement of the load R_L be caused so that the monitoring unit the switch the switching unit SU according to the thermal monitoring turns off and the sensor signal S_AFB and the output signal S_DFB set to low level.

Ist eine besonders gute und schnelle Wärmeabfuhr der Schalteinheit SU gewährleistet, ist bis zu einem Zeitpunkt t15 die thermische Überwachung der Überwachungseinheit derart abgekühlt, dass diese den Schalter der Schalteinheit SU wieder einschaltet. Somit gibt das Ausgangssignal S_DFB erneut den Wert der Versorgungsspannung vor. Wenn davon ausgegangen wird, dass der Grund für die Überlastsituation am Ausgang der Schalteinheit SU nicht weiter vorliegt, liegt zum Zeitpunkt t15 erneut das Sensorsignal S_AFB in Höhe des Nennsignalwertes I_N an. Zu einem Zeitpunkt t16, der die vorgegebene Zeitdauer T1 nach dem Zeitpunkt t13 erreicht wird, wird erneut eine Analog-Digital-Wandlung ausgeführt und der aktuelle Wert des Sensorsignals S_AFB mit der Vorgabe des Steuersignals S_IN verglichen.is a particularly good and fast heat dissipation of the switching unit SU ensures is until a time t15, the thermal monitoring of the monitoring unit so cooled, that this switches on the switch of the switching unit SU again. Thus, the output signal S_DFB again gives the value of the supply voltage in front. If it is assumed that the reason for the overload situation is no longer present at the output of the switching unit SU, lies to Time t15 again the sensor signal S_AFB in the amount of the nominal signal value I_N at. At a time t16, the predetermined time period T1 after is reached at the time t13, again an analog-to-digital conversion accomplished and the current value of the sensor signal S_AFB with the specification of Control signal S_IN compared.

Wie in 4 dargestellt, wird mittels der Analog-Digital-Wandlung der Wert des Sensorsignals S_AFB zu den Zeitpunkten t11, t16 und im Weiteren Verlauf zu einem Zeitpunkt t19 überprüft. Da der erfasste Wert des Sensorsignals S_AFB zu den Zeitpunkten t11, t16 und t19 die Vorgabe des Steuersignals S_IN repräsentiert, wird mittels dieser Überprüfung keine Überlast detektiert. Eine derartige Überprüfung ist somit nicht geeignet, eine Überlast mittels der Ausführungseinheit EU, wie zu den Zeitpunkten t14 und t15 dargestellt, zu erfassen.As in 4 represented, the value of the sensor signal S_AFB at the times t11, t16 and in the further course at a time t19 is checked by means of the analog-to-digital conversion. Since the detected value of the sensor signal S_AFB represents the specification of the control signal S_IN at the times t11, t16 and t19, no overload is detected by means of this check. Such a check is therefore not suitable to detect an overload by means of the execution unit EU, as shown at the times t14 and t15.

Im Vergleich zur 4 werden in 5 innerhalb der Pulsdauer des High-Pegels des Ausgangssignals S_DFB Signalflanken erfasst und gezählt. Innerhalb der Pulsdauer zwischen den Zeitpunkten t13 und t17 wird beispielsweise eine steigende Signalflanke des Ausgangssignals S_DFB mittels des Zählers der Ausführungseinheit EU erfasst und gezählt. Grundsätzlich kann auch die fallende oder beide Signalflanken erfasst und gezählt werden. Ist der Zählwert mit beispielsweise null vorgegeben und erfolgt beispielsweise dessen Vergleich zum Zeitpunkt t17 mit dem Wert der gezählten Signalflanken, so wird mittels der Ausführungseinheit EU zu diesem Zeitpunkt eine Überlast zuverlässig detektiert, weil der Wert der erfassten und gezählten Signalflanken größer ist als der vorgegebene Zählwert. Zum Zeitpunkt t17 wird somit mittels des Steuersignals S_IN der Schalter der Schalteinheit SU ausgeschaltet und das Ausgangssignal S_DFB auf Low-Pegel gesetzt.In comparison to 4 be in 5 detected and counted within the pulse duration of the high level of the output signal S_DFB signal edges. Within the pulse duration between the times t13 and t17, for example, a rising signal edge of the output signal S_DFB is detected and counted by means of the counter of the execution unit EU. In principle, the falling or both signal edges can also be detected and counted. If the count value is preset to zero, for example, and its comparison takes place at time t17 with the value of the counted signal edges, an overload is reliably detected by the execution unit EU at this time because the value of the detected and counted signal edges is greater than the predetermined count value , At the time t17, the switch of the switching unit SU is thus switched off by means of the control signal S_IN and the output signal S_DFB is set to the low level.

Grundsätzlich kann der Schalter der Schalteinheit SU auch ausgeschaltet werden, so bald eine jeweilige Signalflanke innerhalb der Pulsdauer des High-Pegels des Ausgangssignals S_DFB oder des Sensorsignals S_AFB detektiert wird. Aber auch andere Zeitpunkte zum Ausschalten des Schalters sind denkbar.Basically the switch of the switching unit SU also be turned off, so soon a respective signal edge within the pulse duration of the high level the output signal S_DFB or the sensor signal S_AFB detected becomes. But other times to turn off the switch are conceivable.

Im Gegensatz zur Schalteinheit SU mit guter und schneller Wärmeabfuhr, kann es sich bei einer Schalteinheit SU mit ungenügender Wärmeabfuhr gegensätzlich verhalten. Wie in 6 dargestellt, wird aufgrund der detektierten Überlast zum Zeitpunkt t13 der Schalter der Schalteinheit SU mittels der Überwachungseinheit ausgeschaltet und somit das Ausgangssignal S_DFB und das Sensorsignal S_AFB mit einem Low-Pegel vorgegeben. Ist die Wärmeabfuhr entsprechend ungenügend ausgebildet, kann der vorgegebene Low-Pegel mittels der Überwachungseinheit beispielsweise bis zu einem Zeitpunkt t20 vorgegeben werden, obwohl bis zu dem Zeitpunkt t20 mittels des pulsweitenmodulierten Steuersignals S_IN Signalflanken für das Ausgangssignal S_DFB und somit auch für das Sensorsignal S_AFB vorgegeben werden. Mittels der Zähleinheit der Ausführungseinheit EU werden somit weniger Signalflanken erfasst und gezählt, als mittels des Steuersignals S_IN vorgegeben werden. Beispielsweise erfolgt zu dem Zeitpunkt t19 ein Ver gleich des vorgegebenen Zählwertes, dem beispielsweise ein Wert von drei vorgegeben ist, mit den tatsächlich erfassten und gezählten Signalflanken, so z. B. die steigenden Signalflanken. Zu dem Zeitpunkt t19 wird dann eine Überlast detektiert, weil der Wert der gezählten steigenden Signalflanken bis zum Zeitpunkt t19, nämlich zwei, kleiner ist als der vorgegebene Zählwert.In contrast to the switching unit SU with good and rapid heat dissipation, it can behave contrary to a switching unit SU with insufficient heat dissipation. As in 6 is shown, is switched off due to the detected overload at time t13, the switch of the switching unit SU by means of the monitoring unit and thus the output signal S_DFB and the sensor signal S_AFB with a low level. If the heat dissipation is designed in accordance with insufficient, the predetermined low level can be specified by the monitoring unit, for example until a time t20, although up to the time t20 by the pulse width modulated control signal S_IN signal edges for the output signal S_DFB and thus also for the sensor signal S_AFB are specified , By means of the counting unit of the execution unit EU, therefore, fewer signal edges are detected and counted than predetermined by means of the control signal S_IN. For example, at the time t19, a comparison is made of the predetermined count value, to which, for example, a value of three is specified, with the signal edges actually detected and counted, such as, for example, B. the rising signal edges. At the time t19, an overload is detected because the value of the counted rising signal edges until the time t19, namely two, is smaller than the predetermined count value.

Neben der Überwachung der hier dargestellten Überlastsituationen, kann beispielsweise ein Spannungszusammenbruch am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU auftreten, so z. B. bei einem plötzlich auftretenden Kurzschluss. Dem Kurzschluss kann ein sehr hoher Kurzschlussstrom zugeordnet sein, so z. B. 200 A bis 300 A. Wird mittels des Ausgangssignals S_DFB die Spannung am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU repräsentiert, so treten aufgrund des ausgangsseitigen Spannungszusammenbruchs weitere Signalflanken des Ausgangssignals S_DFB auf, d. h., der Wert des Ausgangssignals S_DFB kann beispielsweise auf einen Low-Pegel abfallen. Die zusätzlichen Signalflanken können mittels der dem Zählereingang CNT zugeordneten Zählereinheit der Ausführungseinheit EU erfasst und gezählt werden. Dabei können beispielsweise fallende und/oder steigende Signalflanken erfasst und gezählt werden. Wird auch hier der Wert der gezählten Signalflanken des Ausgangssignals S_DFB mit einem vorgegebenen Zählwert nach der vorgegebenen Zeitdauer verglichen, so kann bei einem Wert der gezählten Signalflanken ungleich dem vorgegebenen Zählwert der Schalter der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals S_IN ausgeschaltet werden. Insbesondere die Erfassung eines Spannungsabfalls am Ausgang der Schalteinheit SU und die Ausschaltung der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals ist besonders vorteilhaft, weil dadurch die Schalteinheit SU vor der Auslösung der Überwachungseinheit ausgeschaltet wird, und somit der hohe Kurzschlussstrom nur für eine minimale Zeitdauer fließt. Dadurch kann eine übermäßige Erhitzung und somit eine Schädigung des Schalters der Schalteinheit SU aufgrund des Kurzschlussstromes minimiert werden und dadurch die Betriebs lebensdauer der Schalteinheit SU beträchtlich verlängert werden.In addition to monitoring the overload situations shown here, for example, a voltage breakdown at the load output OUT of the switching unit SU occur, such. B. in a sudden short circuit. The short circuit can be assigned a very high short-circuit current, such. B. 200 A to 300 A. If the voltage at the load output OUT of the switching unit SU represented by the output signal S_DFB, so occur due to the output voltage Zusam Menbruchs further signal edges of the output signal S_DFB, ie, the value of the output signal S_DFB can fall, for example, to a low level. The additional signal edges can be detected and counted by means of the counter unit of the execution unit EU assigned to the counter input CNT. In this case, for example falling and / or rising signal edges can be detected and counted. If the value of the counted signal edges of the output signal S_DFB is also compared with a predetermined count value after the predetermined time duration, the switch of the switching unit SU can be switched off by means of the control signal S_IN in the case of a value of the counted signal edges other than the predetermined count value. In particular, the detection of a voltage drop at the output of the switching unit SU and the switching off of the switching unit SU by means of the control signal is particularly advantageous because thereby the switching unit SU is turned off before the triggering of the monitoring unit, and thus the high short-circuit current flows only for a minimum period of time. As a result, excessive heating and thus damage to the switch of the switching unit SU due to the short-circuit current can be minimized and thereby the operating life of the switching unit SU are considerably extended.

Zusätzlich ist es auch möglich, die Anzahl, wie oft der Wert der erfassten Signalflanken ungleich dem Zählwert ist, zu erfassen und zu zählen. Entspricht die jeweilige Anzahl einen vorgegebenen Grenzwert, kann der Schalter der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals S_IN ausgeschaltet werden.In addition is it also possible the number of times the value of the detected signal edges is different from the value count is to capture and count. If the respective number corresponds to a predetermined limit, can the switch of the switching unit SU by means of the control signal S_IN turned off.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden während der pulsweitenmodulierten Ansteuerung der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals S_IN alle steigenden und/oder fallenden Signalflanken des Ausgangssignals S_DFB erfasst und gezählt. Da anhand der Vorgabe mittels des Steuersignals S_IN die Anzahl der fallenden und/oder steigenden Signalflanken bei einem fehlerfreien Betrieb der Schalteinheit SU typischerweise bekannt ist, kann anhand eines Vergleichs mit den tatsächlich erfassten und gezählten Signalflanken ermittelt werden, ob eine Überlast vorliegt oder vorlag. Liegt oder lag eine Überlast vor, wird beispielsweise zum Zeitpunkt des Vergleichs der Schalter der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals S_IN ausgeschaltet. Dabei kann der Vergleich beispielsweise periodisch erfolgen.In a further embodiment be while the pulse width modulated control of the switching unit SU means the control signal S_IN all rising and / or falling signal edges the output signal S_DFB detected and counted. Because of the default by means of the control signal S_IN the number of falling and / or rising signal edges in a fault-free operation of the switching unit SU typically known may be based on a comparison with actually recorded and counted Signal edges are determined whether an overload exists or existed. Is or was an overload For example, at the time of comparison, the switch becomes the switching unit SU off by means of the control signal S_IN. The comparison can be done, for example, periodically.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird an einem dritten Abgriffspunkt AP3 (siehe 1) das Eingangssignal S_V abgegriffen und einem zweiten Analog-Digital-Wandler-Eingang AD2 der Ausführungseinheit EU zugeführt (gestrichelt dargestellt in 1). Der zweite Analog-Digital-Wandler-Eingang AD2 kann analog zum ersten Analog-Digital-Wandler-Eingang AD1 einem weiteren Analog-Digital-Wandler der Ausführungseinheit EU zugeordnet sein. Grundsätzlich kann der zweite Analog-Digital-Wandler-Eingang AD2 aber auch dem Analog-Digital-Wandler zugeordnet sein, dem auch der erste Analog-Digital-Wandler-Eingang AD1 zugeordnet ist.In a further embodiment, at a third tap point AP3 (see 1 ) the input signal S_V tapped and a second analog-to-digital converter input AD2 of the execution unit EU supplied (shown in phantom in FIG 1 ). The second analog-to-digital converter input AD2 can analogously to the first analog-to-digital converter input AD1 be assigned to another analog-to-digital converter of the execution unit EU. In principle, however, the second analog-to-digital converter input AD2 can also be assigned to the analog-to-digital converter to which the first analog-to-digital converter input AD1 is also assigned.

Mittels des Abgriffs des Eingangssignals S_V kann beispielsweise periodisch der Wert des Eingangssignals S_V ermittelt werden und mit einem oberen Eingangssignalgrenzwert und/oder einem unteren Eingangssignalgrenzwert verglichen werden. Wie bereits dargestellt ist dem Sensierungsausgang I_S der Schalteinheit SU der Sensorstrom IS zugeordnet, der den Laststrom I_L repräsentiert und um den vorgegebenen Faktor kleiner ist als der Laststrom I_L. Der den Laststrom I_L repräsentierende Sensorstrom IS wird mittels des Sensorsignals S_AFB der Ausführungseinheit EU zugeführt und durch die Schalteinheit SU vorgegeben. Ist der Wert des Eingangssignals S_V allerdings größer als der obere Eingangssignalgrenzwert und/oder ist der Wert des Eingangssignals S_V kleiner als der untere Eingangssignalgrenzwert, so ist eine Repräsentation des Laststroms I_L mittels des Sensorstroms IS nicht mehr gewährleistet. Wird also ein Unter- oder Überschreiten der Eingangsgrenzwerte erfasst, wird der Schalter der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals S_IN ausgeschaltet.through the tap of the input signal S_V, for example, periodically the value of the input signal S_V be determined and with an upper Input signal limit and / or a lower input signal limit be compared. As already shown, the sensing output I_S assigned to the switching unit SU, the sensor current IS, the load current I_L represents and smaller by the predetermined factor than the load current I_L. The sensor current representing the load current I_L IS is supplied by means of the sensor signal S_AFB the execution unit EU and through set the switching unit SU. Is the value of the input signal S_V, however, larger than the upper input signal limit and / or the value of the input signal S_V is less than the lower input signal limit, so is a Representation of the Load current I_L no longer guaranteed by means of the sensor current IS. So it's going to be under or over detects the input limits, the switch of the switching unit SU off by means of the control signal S_IN.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann neben der Erfassung und Zählung der jeweiligen Signalflanken des Ausgangssignals S_DFB oder Sensorsignals S_AFB auch der Verlauf des Sensorsignals S_AFB überwacht werden. Dazu kann dem Verlauf des Sensorsignals S_AFB ein Referenzsignalverlauf ENV (strich-punktiert dargestellt in 2) zugeordnet sein, der einen fehlerfreien Betrieb der Schalteinheit SU vorgibt. Wird dieser Referenzsignalverlauf ENV mittels des Verlauf des Sensorsignals S_AFB zeitlich und/oder betragsmäßig erreicht oder überschritten, wird dieses als Überlastsituation der Schalteinheit SU detektiert und der Schalter mittels des Steuersignals S_IN ausgeschaltet. Dabei kann der Referenzsignalverlauf ENV beliebig mittels der Ausführungseinheit EU vorgegeben werden, so z. B. auch während der Überwachung des Sensorsignals S_AFB, so dass auch kurzzeitige Überschreitungen des Signalgrenzwertes I_MAX, die nicht zum Auslösen der Überwachungseinheit ausreichen, so z. B. während des Einschaltens der jeweiligen Last R_L, erlaubt werden. Dabei kann der Signalverlauf des Sensorsignals S_AFB weiterhin zeitlich und/oder betragsmäßig überwacht werden.In a further embodiment, in addition to the detection and counting of the respective signal edges of the output signal S_DFB or sensor signal S_AFB, the course of the sensor signal S_AFB can also be monitored. For this purpose, the course of the sensor signal S_AFB a reference signal waveform ENV (dash-dotted lines shown in 2 ), which specifies a fault-free operation of the switching unit SU. If this reference signal curve ENV is reached or exceeded in terms of time and / or amount by means of the profile of the sensor signal S_AFB, this is detected as an overload situation of the switching unit SU and the switch is switched off by means of the control signal S_IN. In this case, the reference signal curve ENV can be arbitrarily specified by means of the execution unit EU, such. B. also during the monitoring of the sensor signal S_AFB, so that even short-term exceedances of the signal limit I_MAX, which are not sufficient to trigger the monitoring unit, such. B. during the switching of the respective load R_L be allowed. In this case, the signal profile of the sensor signal S_AFB can continue to be monitored in terms of time and / or amount.

EUEU: Ausführungseinheitexecution unit
AD1AD1: erster Analog-Digital-Wandler-Eingangfirst Analog-to-digital converter input
AD2AD2: zweiter Analog-Digital-Wandler-Eingangsecond Analog-to-digital converter input
CNTCNT: Zählereingangcounter input
IOIO: Eingabe-Ausgabe-AusgangInput-output output
S_AFBS_AFB: Sensorsignalsensor signal
S_INS_IN: Steuersignalcontrol signal
S_VS_V: Eingangssignalinput
S_DFBS_DFB: Ausgangssignaloutput
ENVEPS: ReferenzsignalverlaufReference waveform
SUSU: Schalteinheitswitching unit
ININ: Schalteingangswitching input
OUTOUT: Lastausgangload output
I_SI_S: SensierungsausgangSensierungsausgang
I_SI_S: Sensorstromsensor current
R_SR_S: Shuntwiderstandshunt resistor
I_LI_L: Laststromload current
R_LR_r: Lastload
GNDGND: Bezugspotentialreference potential
AP1–AP3AP1-AP3: Abgriffspunktetapping points
I_NIN: NennsignalwertNominal signal value
I_MAXI_MAX: Signalgrenzwertsignal limit
T1T1: Zeitdauertime
t1–t20t1-t20: Zeitpunktetimings

Claims

Method for operating a switching unit (SU), the one monitoring unit and a switch adapted to depending on a switching position a useful signal at an output of the switching unit (SU) available to ask, with the monitoring unit is adapted to the switch depending on a detected overload switch off, wherein the switching unit (SU) is designed to dependent from a control signal (S_IN) and from the monitoring unit the switch turn on and depend from the control signal (S_IN) or the monitoring unit the switch turn off, with signal edges of a user signal representing Signals (S_DFB, S_AFB) are detected and counted and the value of recorded and counted Signal edges with a predetermined count value after a predetermined Time duration is compared and at a value of the detected and counted signal edges unlike the given count the switch is turned off by means of the control signal (S_IN).

Method according to Claim 1, in which an overload the switching unit (SU) is detected by the value of the counted Signal edges after the specified time not equal to the predetermined count is.

Device for operating a switching unit (SU), the one monitoring unit and a switch adapted to depending on a switching position a useful signal at an output of the switching unit (SU) available to ask, with the monitoring unit is adapted to the switch depending on a detected overload turn off, wherein the switching unit is adapted to, depending on a control signal (S_IN) and from the monitoring unit the switch turn on and depend from the control signal (S_IN) or the monitoring unit the switch turn off, the device is adapted to signal edges one representing the useful signal Signal (S_DFB, S_AFB) to record and count the value of the detected and counted Signal edges with a predetermined count value after a predetermined Time duration to compare and a value of the detected and counted signal edges unlike the given count to turn off the switch by means of the control signal (S_IN).