Die Erfindung betrifft eine Klemmensteuerungsschaltung insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to a terminal control circuit, in particular for use in a motor vehicle.
Eine elektrische Klemmensteuerung für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung 1 707 442 A1 bekannt. Die dort gezeigt Klemmensteuerung ist vornehmlich zum Einsatz bei elektrischen Lenkungsverriegelungen und elektrischen Zündschlössern in Kraftfahrzeugen vorgesehen und soll die bisher gebräuchlichen rein mechanischen Systeme ersetzen. Unter anderem werden dabei die Klemmen nicht mehr wie bisher mechanisch, also durch beispielsweise die Betätigung eines mechanischen Zündschlosses, sondern mit Hilfe eines von einer Steuereinheit erzeugten elektrischen Steuersignals aktiviert oder deaktiviert. Kommt es zu einem Fehler an einer Klemme des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Klemme für die Dauerspannungsversorgung (Klemme 15 oder Klemme 50), so wird dies dem Fahrer in Regel angezeigt und die fehlerhafte Klemme bleibt während der Fahrt aktiv. So läuft beispielsweise ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs im Fehlerfall weiter, um gefährliche Situationen im Straßenverkehr zu vermeiden.An electrical terminal control for a motor vehicle is for example from European Patent Application 1 707 442 A1 known. The terminal control shown there is intended primarily for use in electrical steering locks and electric ignition locks in motor vehicles and is intended to replace the hitherto conventional purely mechanical systems. Among other things, the terminals are no longer mechanically activated or deactivated, for example by the actuation of a mechanical ignition lock, but with the aid of an electrical control signal generated by a control unit. If there is an error at a terminal of the motor vehicle, in particular the terminal for the permanent power supply (terminal 15 or clamp 50 ), this is usually indicated to the driver and the faulty terminal remains active while driving. For example, an internal combustion engine of the motor vehicle continues to run in the event of a fault in order to avoid dangerous situations in traffic.
Um dies zu gewährleisten, werden bei Klemmensteuerungen wichtige Funktionen häufig redundant, das heißt mehrfach ausgeführt, damit der Ausfall einer Komponente nicht zu einer Fehlfunktion des gesamten Systems führt. Um die vielfältigen Kombinationen unterschiedlicher Fehler berücksichtigen zu können, werden die bekannten Systeme aktiv, das heißt elektronisch realisiert. Es ist jedoch bekannt, dass aktive Bauteile wie beispielsweise integrierte Halbleiterschaltungen eine geringere Zuverlässigkeit aufweisen als passive Bauelemente wie beispielsweise Widerstände oder Relais beziehungsweise diskrete aktive Bauelemente wie beispielsweise Dioden oder einzelne Transistoren.To ensure this, important functions in terminal control systems are often redundant, that is, executed several times, so that the failure of one component does not lead to a malfunction of the entire system. In order to be able to take into account the various combinations of different errors, the known systems are active, that is electronically realized. However, it is known that active components such as semiconductor integrated circuits have a lower reliability than passive components such as resistors or relays or discrete active components such as diodes or individual transistors.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen komplexen Schutzmechanismus mit passiven beziehungsweise diskreten aktiven Bauelementen zu realisieren.The object of the invention is therefore to realize a complex protection mechanism with passive or discrete active components.
Die Erfindung wird gelöst durch eine Klemmensteuerungsschaltung gemäß Patentanspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.The invention is achieved by a terminal control circuit according to claim 1. refinements and developments of the inventive concept are the subject of dependent claims.
Eine erfindungsgemäße Klemmensteuerungsschaltung umfasst insbesondere ein einen Steuerkreis und einen Schaltkreis aufweisendes Relais, das einen oberen Grenzstrom und einen unteren Grenzstrom hat, wobei bei einer gegebenen Versorgungsspannung das Relais bei einem im Steuerkreis fließenden Strom oberhalb des oberen Grenzstroms einen angezogenen Zustand im Schaltkreis einnimmt, bei einem im Steuerkreis fließenden Strom unterhalb des unteren Grenzstroms einen abgefallenen Zustand im Schaltkreis einnimmt und bei einem im Steuerkreis fließenden Strom zwischen den beiden Grenzströmen im Schaltkreis einen Haltezustand einnimmt, bei dem der dem Haltezustand vorrausgehende Zustand beibehalten wird. Die Klemmensteuerungsschaltung weist zudem eine erste Schaltanordnung mit einem ersten Schalter und einem in Reihe dazugeschalteten ersten strombegrenzenden Element auf sowie eine zweite Schaltanordnung mit einem zweiten Schalter und einem im Reihe dazu geschalteten zweiten strombegrenzenden Element, wobei die erste und zweite Schaltanordnung einander parallel und in Reihe zum Steuerkreis des Relais geschaltet sind sowie der erste und der zweite Schalter im Normalbetriebsfall identisch schalten.In particular, a terminal control circuit according to the invention comprises a control circuit and a circuit having a high limit current and a lower limit current, wherein at a given supply voltage the relay assumes an energized state in the circuit at a current flowing in the control circuit above the upper limit current Current flowing in the control circuit current below the lower limit current assumes a degenerated state in the circuit and assumes a holding state at a current flowing in the control circuit current between the two limiting currents in the circuit, in which the state preceding the hold state is maintained. The terminal control circuit further includes a first switching arrangement having a first switch and a first current limiting element connected in series therewith, and a second switching arrangement having a second switch and a second current limiting element connected in series therewith, wherein the first and second switching arrangements are arranged parallel to one another and in series with one another Control circuit of the relay are connected and switch the first and the second switch in normal operation identical.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures of the drawing. It shows:
1 Ein allgemeines Ausführungsbeispiel mit rein passiven Bauelementen und 1 A general embodiment with purely passive components and
2 ein detailliertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klemmensteuerungsschaltung mit passiven und diskreten aktiven Bauelementen. 2 a detailed embodiment of a terminal control circuit according to the invention with passive and discrete active components.
Bei der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Klemmensteuerungsschaltung ist als zentrales Element ein Relais 1 vorgesehen, das einen Steuerkreis 2 sowie einen Schaltkreis 3 aufweist. Ein (mechanisches) Relais, wie es vorliegend zum Beispiel verwendet wird, arbeitet nach dem Prinzip eines Elektromagneten. Ein Strom in einer Erregerspule – nachfolgend kurz Spule genannt – erzeugt einen magnetischen Fluss durch einen ferromagnetischen Kern und einen daran befindlichen, beweglich gelagerten, ebenfalls ferromagnetischen Anker. An einem Luftspalt kommt es zur Krafteinwirkung auf den Anker, wodurch dieser angezogen wird und einen oder mehrere Arbeitskontakte betätigt. Der Anker wird durch Federkraft in die Ausgangslage zurückversetzt, sobald die Spule nicht mehr erregt, d. h. nicht mehr mit ausreichend Strom versorgt wird. Das Relais kann in Ruhestellung (Spule nicht erregt = kein oder nicht ausreichender Strom) geschlossene oder geöffnete Arbeitskontakte aufweisen sowie Kombinationen davon umfassen wie dies beispielsweise bei Umschaltern oder Mehrfachschaltern der Fall ist. Im erregten Zustand (angezogene Stellung des Relais) ist der jeweilige Schaltzustand der Arbeitskontakte umgekehrt zur Ruhestellung. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der Steuerkreis 2 im Wesentlichen die Spule und der Schaltkreis 3 die Arbeitskontakte, deren jeweilige Schaltzustände im Ruhezustand und angezogenen Zustand für die weiteren Betrachtungen jedoch unerheblich sind.At the in 1 shown terminal control circuit according to the invention is a relay as a central element 1 provided that a control circuit 2 and a circuit 3 having. A (mechanical) relay, as used herein, for example, operates on the principle of an electromagnet. A current in an exciting coil - hereafter called coil for short - generates a magnetic flux through a ferromagnetic core and a movably mounted, likewise ferromagnetic, armature thereon. At an air gap, there is a force on the armature, whereby it is attracted and actuates one or more working contacts. The armature is returned by spring force in the starting position as soon as the coil is no longer energized, that is no longer supplied with sufficient power. In the rest position (coil not energized = no or insufficient current), the relay can have normally closed or open normally-open contacts and combinations thereof, as is the case, for example, with change-over switches or multiple switches. In the energized state (tightened position of the relay), the respective switching state of the normally open contacts is reversed to the rest position. In the present embodiment, the control circuit includes 2 essentially the coil and the circuit 3 the normally open contacts, their respective switching states at rest and tightened state for the further considerations, however, are irrelevant.
Ein derartiges Relais 1 zeigt dabei ein vom Strom durch die Spule abhängiges Verhalten dahingehend, dass unterhalb eines unteren Grenzwertes IOFF des Stromes durch die Spule der Anker nicht bewegt (hier: angezogen) wird und somit die Arbeitskontakte nicht betätigt werden, das heißt, dass das Relais nicht von der Ruhestellung in die angezogene Stellung gebracht wird. Erst wenn der Strom einen oberen Grenzwert ION überschreitet zieht das Relais 1 (den Anker) an, werden also die Arbeitskontakte betätigt.Such a relay 1 shows a dependent of the current through the coil behavior to the effect that below a lower limit I OFF of the current through the coil, the armature is not moved (here: tightened) and thus the normally open contacts are not actuated, that is, the relay is not from the rest position is brought into the tightened position. Only when the current exceeds an upper limit I ON the relay pulls 1 (the armature), so the working contacts are actuated.
Liegt der durch den Steuerkreis 2 des Relais 1 fließende Strom IREL zwischen dem unteren und dem oberen Grenzstrom IOFF, ION, so wird der vorausgehende Zustand beibehalten. Dies bedeutet wie bereits oben dargelegt zum Einen, dass bei einem Anstieg des Stroms IREL ausgehend von beispielsweise null der Bereich zwischen unterem und oberem Grenzstrom IOFF, ION, durchschritten wird, ohne dass das Relais 1 anzieht. Erst bei Überschreiten des oberen Grenzwertes ION ist dies der Fall. Wird zum Anderen bei einem Abfall des Stromes ausgehend von einem Wert über dem oberen Grenzstrom ION (entsprechend dem angezogenen Zustand des Relais) der Bereich zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert ION, IOFF durchschritten, so fällt das Relais 1 zunächst nicht und erst bei Unterschreiten des unteren Grenzstroms IOFF in die Ruhestellung. Dieses besondere Verhalten eines Relais kommt bei der vorliegenden Erfindung zur Geltung.Is that due to the control circuit 2 of the relay 1 flowing current I REL between the lower and upper limit current I OFF , I ON , the previous state is maintained. This means, as already stated above, that when the current I REL rises, for example, from zero, the region between lower and upper limit current I OFF , I ON , is crossed without the relay 1 attracts. This is the case only when the upper limit I ON is exceeded. If, on the other hand, when the current drops, starting from a value above the upper limit current I ON (corresponding to the attracted state of the relay), the range between the upper and lower limit I ON , I OFF passes , the relay drops 1 not initially and only when falling below the lower limit current I OFF in the rest position. This special behavior of a relay comes in the present invention to advantage.
Dabei wird das Relais 1 über zwei Schaltanordnungen 4 und 5 bei Bedarf auf eine Stromquelle, die vorliegend beispielhaft als Fahrzeugbatterie 6 dargestellt ist, aufgeschaltet. Jede der beiden Schaltanordnung 4 und 5 weist dabei einen Schalter 7 bzw. 8 sowie einen in Reihe dazu geschalteten ohmschen Widerstand 9 bzw. 10 auf. Die Schalter 7 und 8 schalten identisch, sind also hinsichtlich ihrer Schaltfolge identisch ausgeführt und werden identisch, das heißt gleichphasig betätigt. Die Betätigung kann dabei in beliebiger Weise erfolgen wie zum Beispiel von Hand, elektromagnetisch (als Relais) oder durch Aktuatoren. Die beiden Widerstände 9 und 10 haben im vorliegenden Ausführungsbeispiel denselben Widerstandswert. Die Bemessung der Widerstände 9 und 10 wird weiter unten noch näher dargelegt. Jedenfalls ist der durch die beiden Widerstände 9 und 10 gemeinsam hervorgerufene Strom so bemessen, dass er über dem oberen Grenzstrom des Relais 1 liegt, und ein durch nur einen der beiden Widerstände 9 oder 10 hervorgerufener Strom ist so bemessen, dass er zwischen dem unteren und dem oberen Grenzstrom liegt. Das hat zur Folge, dass das Relais 1 nur dann anzieht, wenn beim Einschalten, also wenn beide Schalter 7 und 8 vom nicht-leitenden in den leitenden Zustand betätigt werden, beide Schalter 7 und 8 (bzw. Widerstände 9 und 10) funktionsfähig sind. Ist bereits beim Einschalten einer der beiden Schalter 7 und 8 (bzw. Widerstände 9 und 10) defekt, so erreicht der Strom durch das Relais 1 nur einen Wert, der zwischen dem unteren und dem oberen Grenzstrom liegt und somit nicht ausreichend ist, das Relais 1 anziehen zu lassen. Andererseits fällt nach dem Einschalten, bei dem beide Schalter 7 und 8 (bzw. Widerstände 9 und 10) noch funktionsfähig waren, einer dieser beiden Schalter 7 und 8 (bzw. Widerstände 9 und 10) aus, dann bleibt das Relais 1 angezogen, da nach dem ordnungsgemäßen Einschalten des Relais 1 ein Strom zwischen dem unteren und dem oberen Grenzstrom zum Halten ausreichend ist. Damit kann zum Beispiel ein Fahrzeug noch bis zum nächsten Abschalten des Fahrzeugs einwandfrei bewegt werden, wenn es sich beispielsweise beim Schaltkreis 3 um die Zündkontakte eines Zündschlosses handelt.This is the relay 1 via two switching arrangements 4 and 5 if necessary, to a power source, the present example as a vehicle battery 6 is shown, connected. Each of the two switching arrangement 4 and 5 has a switch 7 respectively. 8th and an ohmic resistance connected in series 9 respectively. 10 on. The switches 7 and 8th switch identically, are therefore identical in terms of their switching sequence and are identical, that is operated in phase. The actuation can be done in any way, such as by hand, electromagnetically (as a relay) or by actuators. The two resistors 9 and 10 have the same resistance in the present embodiment. The design of the resistors 9 and 10 will be explained in more detail below. Anyway, that's through the two resistors 9 and 10 jointly generated current so that it exceeds the upper limit current of the relay 1 lies, and one through only one of the two resistors 9 or 10 induced current is such that it lies between the lower and the upper limit current. As a result, the relay 1 only attracts when turned on, so if both switches 7 and 8th from the non-conductive to the conductive state, both switches 7 and 8th (or resistors 9 and 10 ) are functional. Is already one of the two switches when switching on 7 and 8th (or resistors 9 and 10 ) is defective, the current reaches through the relay 1 only a value that is between the lower and the upper limit current and thus is not sufficient, the relay 1 to be dressed. On the other hand, falls after turning on, in which both switches 7 and 8th (or resistors 9 and 10 ) were still functional, one of these two switches 7 and 8th (or resistors 9 and 10 ), then the relay remains 1 attracted, since after the proper switching on of the relay 1 a current between the lower and upper limit currents for holding is sufficient. Thus, for example, a vehicle can still be properly moved until the next time the vehicle is switched off, for example if it is the circuit 3 is about the ignition contacts of an ignition lock.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Klemmensteuerungsschaltung um eine weitere Sicherheitsfunktionalität erweitert dahingehend, dass eine dritte Schaltanordnung 11 mit einem Schalter 12 und einem Widerstand 13 vorgesehen ist. Der Schalter 12 wird dabei entgegengesetzt zu den Schaltern 7 und 8 betätigt, das heißt wenn die Schalter 7 und 8 eingeschaltet sind, ist Schalter 12 ausgeschaltet und umgekehrt. In diesem Fall wird sichergestellt, dass wenn beide Schalter 7 und 8 ausgeschaltet sein sollten, jedoch einer dieser Schalter 7 und 8 aufgrund eines Fehlers oder einer Störung eingeschaltet ist, dennoch die gesamte Anordnung und insbesondere das Relais 1 sich im ausgeschalteten bzw. abgefallenen Zustand befindet. In diesem Fall ist der Schalter 12 eingeschaltet, sodass dem Steuerkreis des Relais 1 der Widerstand 13 parallel geschaltet wird. Somit wird ein bestimmter Anteil des durch einen der beiden Widerstände 9 oder 10 fließenden Stromes am Relais 1 vorbeigeführt. Bei entsprechender Bemessung dieses Stromes, also bei entsprechender Bemessung des Widerstandes 13 wird damit erreicht, dass bei gewolltem Abschalten des Relais dies auch tatsächlich erfolgt, selbst wenn einer der Schalter 9 oder 10 fehlerhafterweise eingeschaltet wird oder bleibt.At the in 1 In the embodiment shown, the terminal control circuit is extended by a further safety functionality in that a third switching arrangement 11 with a switch 12 and a resistance 13 is provided. The desk 12 is opposed to the switches 7 and 8th operated, that is when the switches 7 and 8th are turned on, is switch 12 switched off and vice versa. In this case it will be ensured that when both switches 7 and 8th should be off, but one of these switches 7 and 8th is turned on due to a fault or a fault, yet the entire assembly and in particular the relay 1 is in the switched off or fallen state. In this case, the switch 12 switched on, so that the control circuit of the relay 1 the resistance 13 is switched in parallel. Thus, a certain proportion of the by one of the two resistors 9 or 10 flowing current at the relay 1 past. With appropriate dimensioning of this current, thus with appropriate dimensioning of the resistance 13 This is achieved by actually switching off the relay, even if one of the switches does 9 or 10 erroneously switched on or remains.
Folglich ist der Strom durch den Widerstand 13 so zu bemessen, dass selbst ein durch den Widerstand 9 oder 10 fließender Strom nach Abzug des durch den Widerstand 13 bewirkten Stromes nicht in der Lage ist, das Relais im angezogenen Zustand zu halten beziehungsweise in diesen zu bringen.Consequently, the current is through the resistor 13 such that even one through the resistance 9 or 10 flowing current after subtraction by the resistor 13 caused current is not able to hold the relay in the attracted state or bring in this.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel lassen sich damit die einzelnen Dimensionierungen gemäß untenstehenden Beziehungen darlegen, wobei R1 der Widerstandswert jeweils des Widerstandes 9 bzw. 10, R2 der Widerstandswert des Widerstandes 13, Ion der obere Grenzwert, Ioff der untere Grenzstrom, Irel der Strom in den Steuerkreis des Relais 1 und Ubatt die von der Batterie 6 bereitgestellte Versorgungsspannung ist.At the in 1 shown embodiment can thus explain the individual dimensions according to the relationships below, where R 1, the resistance value of the resistor 9 respectively. 10 , R 2 is the resistance of the resistance 13 , I on the upper limit, I off the lower limit current, I rel the current in the control circuit of the relay 1 and U batt those from the battery 6 provided supply voltage is.
Demnach zieht das Relais an, wenn Irel > Ion. Umgekehrt schaltet das Relais ab, wenn Irel < Ioff. Für den Haltezustand (Fehlerzustand) gilt Ioff < Irel < Ion. Zum Beispiel ist Irel (im eingeschalteten Zustand) = (2·Ubatt)/(2·Rrel + R1) Irel (im Fehlerzustand1) = Ubatt/(Rrel + R1) Irel (im Fehlerzustand2) = Ubatt/(R1 + (Rrel·R2/(Rrel + R2)) Irel (im ausgeschalteten Zustand) = 0, wobei Fehlerzustand 1 den Fall betrifft, dass beide Schaltanordnungen 15, 16 leitend gesteuert werden, jedoch eine der beiden fehlerhafterweise sperrt, und Fehlerzustand 2 den Fall beschreibt, bei dem beide Schaltanordnungen 15, 16 sperrend gesteuert werden, aber eine der beiden fehlerhafterweise leitet.Accordingly, the relay picks up when I rel > I on . Conversely, the relay switches off when I rel <I off . For the holding state (error state) I off <I rel <I on . For example I rel (in the on state) = (2 * U batt ) / (2 * R rel + R 1 ) I rel (in error state 1 ) = U batt / (R rel + R 1 ) I rel (in error state 2 ) = U batt / (R 1 + (R rel * R 2 / (R rel + R 2 )) I rel (in the off state) = 0, where error state 1 the case concerns that both switching arrangements 15 . 16 be controlled conductively, but one of the two faulty locks, and error state 2 describes the case where both switching arrangements 15 . 16 be controlled in a blocking manner, but one of the two incorrectly conducts.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klemmensteuerungsschaltung mit elektronischer Steuerung und elektronischen Schaltern erläutert. Dabei wird ein Relais 14 mittels zweier Schaltanordnungen 15 und 16 an eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Spannungsversorgung, die einen positiven Pol 17 und einen negativen Pol 18 aufweist, angeschlossen. Jede der beiden Schaltanordnungen 15 und 16 weist jeweils einen Transistor 19 bzw. 20 – beides sind MOS-Feldeffekttransitoren vom P-Kanal-Typ, deren Sourceanschlüsse an den positiven Pol 17 und deren Drainanschlüsse über Widerstand 21 bzw. 22 und dem Steuerkreis des Relais 1 an den negativen Pol 18 angeschlossen sind – sowie jeweils einen in Reihe zur Laststrecke des Transistors 19 bzw. 20 geschalteten Widerstand 21 bzw. 22 auf. Die beiden Schaltanordnungen 15 und 16 sind einander parallel und über den dazu in Reihe liegenden Steuerkreis des Relais 14 zwischen die Pole 17 und 18 der nicht gezeigten Spannungsversorgung geschaltet.In 2 An embodiment of a terminal control circuit according to the invention with electronic control and electronic switches is explained. This is a relay 14 by means of two switching arrangements 15 and 16 to a voltage supply, not shown in the drawing, which has a positive pole 17 and a negative pole 18 has, connected. Each of the two switching arrangements 15 and 16 each has a transistor 19 respectively. 20 - Both are MOS field effect transistors of the P-channel type, their sources to the positive pole 17 and their drain terminals via resistor 21 respectively. 22 and the control circuit of the relay 1 to the negative pole 18 are connected - and in each case one in series with the load path of the transistor 19 respectively. 20 switched resistance 21 respectively. 22 on. The two switching arrangements 15 and 16 are parallel to each other and via the control circuit of the relay connected in series 14 between the poles 17 and 18 connected to the power supply, not shown.
Parallel zum Steuerkreis des Relais 14 ist eine weitere Schaltanordnung 23 geschaltet, die einen Transistor 24 – einem MOS-Feldeffekttransistor vom N-Kanal-Typ und einem in Reihe dazu liegenden Widerstand 25 gebildet wird. Der Transistor 24 ist mit seinem Sourceanschluss an den negativen Pol 18 und deren Drainanschlüsse über Widerstand 21 bzw. 22 und dem Steuerkreis des Relais 1 an den negativen Pol 18 angeschlossen sind. Zur Steuerung der Schaltanordnungen 15, 16 und 23 sind zwei Steuereinheiten 26 und 27 vorgesehen, von denen die eine (26) den Transistor 19 und die andere (27) den Transistor 20 steuert. Die beiden Signale der Steuereinheiten 26 und 27 werden darüber hinaus mittels eines mit ausschließlich passiven Bauelementen realisierten UND-Gatters 28 miteinander verknüpft zu einem Steuersignal für den Transistor 24. Das UND-Gatter 28 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels eines Widerstandes 29 sowie zweier Dioden 30 und 31 realisiert. Dabei ist der Widerstand 29 zwischen den positiven Pol 17 und den Steueranschluss des Transistors 24 geschaltet. An dem Steueranschluss des Transistors 24 liegen zudem die Anoden der beiden Dioden 30 und 31 an, deren Katoden jeweils mit einem der Ausgangssignale der Steuereinheiten 26 und 27 angesteuert werden. Wird die Katode einer der beiden oder beider Dioden 30 und 31 auf ein dem Pol 18 entsprechendes Potential aufgeschaltet, so wird der Transistor 24 eingangsseitig auf einer zum Durchschalten zu niedrigen Spannung geklemmt, so dass dieser folglich sperrt. Nur wenn die Katoden beider Dioden 30 und 31 auf ein dem Pol 17 entsprechendes Potential aufgeschaltet sind, wird der Transistor 24 leitend gesteuert. In diesem Fall werden die Transistoren 19 und 20 in den Sperrzustand gesteuert.Parallel to the control circuit of the relay 14 is another switching arrangement 23 switched, which is a transistor 24 An N-channel type MOS field effect transistor and a resistor connected in series therewith 25 is formed. The transistor 24 is with its source terminal to the negative pole 18 and their drain terminals via resistor 21 respectively. 22 and the control circuit of the relay 1 to the negative pole 18 are connected. For controlling the switching arrangements 15 . 16 and 23 are two control units 26 and 27 provided, one of which ( 26 ) the transistor 19 and the other one ( 27 ) the transistor 20 controls. The two signals of the control units 26 and 27 Beyond that by means of a realized with only passive components AND gate 28 linked together to a control signal for the transistor 24 , The AND gate 28 is in the present embodiment by means of a resistor 29 as well as two diodes 30 and 31 realized. Here is the resistance 29 between the positive pole 17 and the control terminal of the transistor 24 connected. At the control terminal of the transistor 24 are also the anodes of the two diodes 30 and 31 whose cathodes each with one of the output signals of the control units 26 and 27 be controlled. Will the cathode of one of the two or both diodes 30 and 31 on a pole 18 corresponding potential switched, so the transistor 24 clamped on the input side on a too low voltage for switching through, so that this consequently blocks. Only if the cathodes of both diodes 30 and 31 on a pole 17 corresponding potential are turned on, the transistor 24 controlled conductively. In this case, the transistors become 19 and 20 controlled in the locked state.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel können die beiden Steuereinheiten 26 und 27 verschiedene Steuerungen mit identischen Ausgangssignalen oder identische (redundante) Zusteuerungen sein. Die Steuereinheiten 26 und 27 können beispielsweise Mikrocontroller oder sonstige digitale Steuereinheiten sein, die darüber hinaus auch andere Funktionen inne haben wie beispielsweise Body Control Units oder Motor Control Units. Neben den gezeigten Typen von Transistoren können jegliche Arten von Transistoren eingesetzt werden, die mit beliebigen Arten von Strombegrenzungen beispielsweise Widerständen, Stromquellen usw. kombiniert werden können. Darüber hinaus können die Strombegrenzungen auch durch Transistoren gebildet werden und hierbei können insbesondere Schalter und Strombegrenzungen durch ein und denselben Transistor gebildet werden.At the in 2 embodiment shown, the two control units 26 and 27 be different controllers with identical output signals or identical (redundant) Zusueuerungen. The control units 26 and 27 may be, for example, microcontroller or other digital control units, which also have other functions such as body control units or motor control units. In addition to the types of transistors shown, any type of transistor can be used that can be combined with any type of current limiting, such as resistors, power sources, etc. In addition, the current limits can also be formed by transistors and in this case in particular switches and current limits can be formed by one and the same transistor.
In letztem Fall kann dabei entweder der Kanalwiderstand (der Widerstand im Lastkreis) des durchgeschalteten Widerstands verwendet werden oder aber es kann eine entsprechende Ansteuerung des Transistors vorgesehen werden, sodass der Schalttransistor selbst im geschalteten Zustand als steuerbarer Widerstand oder Stromquelle arbeitet. Ungeachtet dessen könnten aber auch mechanische Schalter wie beim Ausführungsbeispiel nach 1 verwendet werden, die dann entweder als Relais, als manuell bedienbare Schalter oder durch Aktuatoren oder Ähnlichem betätigte Schalter Verwendung finden. Schließlich kann zu Erhöhung der weiteren Sicherheit beispielsweise das UND-Gatter für die beiden Dioden und den Widerstand jeweils ein parallel geschaltetes identisches Element enthalten, dass im Fehlerfalle dann alleine in Gleicherweise funktionsfähig ist, sodass das Gatter selbst einsatzbereit bleibt, auch wenn eine der Dioden oder einer der beiden Widerstände ausfällt.In the latter case, either the channel resistance (the resistance in the load circuit) of the through-connected resistor can be used, or a corresponding activation of the transistor can be provided, so that the switching transistor itself operates as a controllable resistor or current source in the switched state. Regardless, but could also mechanical switches as in the embodiment according to 1 are used, which are then used either as a relay, as a manually operated switch or operated by actuators or the like switch. Finally, to increase the further safety, for example, the AND gate for the two diodes and the resistor in each case a parallel switched identical element included that in case of failure then alone in Gleichfunktion is functional, so that the gate itself remains ready for use, even if one of the diodes or one of the two resistors fails.
Die Widerstände 13 bzw. 25 sind bei beiden Ausführungsbeispielen so bemessen, dass durch die Schaltanordnung 11 bzw. 23 im Falle, dass die Schalter 7, 8 bzw. Transistoren 19, 20 sperrend betätigt werden, jedoch einer von beiden tatsächlich nicht sperrt, ein Strom fließt, der den Strom Irel durch das Relais 1 bzw. 14 unter dem unteren Stromgrenzwert Ioff hält. Darüber hinaus können die Widerstände 13 bzw. 25 so bemessen sein, dass durch die Schaltanordnung 11 bzw. 23 im Falle, dass die Schalter 7, 8 bzw. die Transistoren 19, 20 sperrend betätigt werden, jedoch beide tatsächlich nicht sperren, ebenfalls ein Strom fließt, der ausreichend ist, den Strom Irel durch das Relais 1 bzw. 14 unter dem unteren Stromgrenzwert Ioff zu halten.The resistors 13 respectively. 25 are dimensioned in both embodiments that by the switching arrangement 11 respectively. 23 in the event that the switches 7 . 8th or transistors 19 . 20 However, one of the two actually does not lock, a current flows through which the current I rel through the relay 1 respectively. 14 below the lower current limit I off . In addition, the resistors 13 respectively. 25 be sized so that through the switching arrangement 11 respectively. 23 in the event that the switches 7 . 8th or the transistors 19 . 20 be operated blocking, but both actually do not lock, also flows a current that is sufficient, the current I rel through the relay 1 respectively. 14 below the lower current limit I off .
Bei der hierin vorgestellten Klemmensteuerungsschaltung wird also sichergestellt, dass bei einem eingeschalteten Relais im Fehlerfall der Strom nicht unter den Haltestrom des Relais fällt. Andererseits kann der Strom nur dann den geforderten Wert (Anziehstrom) überschreiten, wenn beide Steuersignale der beiden Steuereinheiten gültig sind und keine defekte Komponente vorliegt. Das Relais kann nur dann abgeschaltet werden, wenn beide Steuersignale ungültig sind oder mindestens zwei aktive Komponenten wie zum Beispiel die Schalter, defekt sind. Durch die Verwendung ausschließlich passiver und/oder diskreter Bauteile wird eine deutlich höhere Zuverlässigkeit erzielt, wobei vor allem die Halteeigenschaft des Relais genutzt wird. Im Gegensatz zu elektronischen Haltegliedern ist das mittels Relais verwirklichte Halteglied deutlich robuster im Hinblick auf die Betriebssicherheit. Ein defektes Halteglied könnte beispielsweise bei einem zudem defekten Schalter zu einem beispielsweise äußerst unerwünschten Abschalten des Motors während der Fahrt führen.In the case of the terminal control circuit presented herein, it is thus ensured that, in the event of a fault, the current does not drop below the holding current of the relay when the relay is switched on. On the other hand, the current can only exceed the required value (attraction current) if both control signals of the two control units are valid and no defective component is present. The relay can only be switched off if both control signals are invalid or at least two active components, such as the switches, are defective. By using only passive and / or discrete components, a significantly higher reliability is achieved, in particular, the holding property of the relay is used. In contrast to electronic holding members realized by relay holding member is much more robust in terms of reliability. A defective holding member could, for example, lead to an extremely undesirable shutdown of the engine while driving, for example, if the switch is also defective.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
11
-
Relaisrelay
-
22
-
Steuerkreiscontrol circuit
-
33
-
Schaltkreiscircuit
-
4, 54, 5
-
Schaltanordnungenswitching arrangements
-
66
-
Fahrzeugbatterievehicle battery
-
7, 87, 8
-
Schalterswitch
-
9, 109, 10
-
ohmscher Widerstandohmic resistance
-
1111
-
Schaltanordnungswitching arrangement
-
1212
-
Schalterswitch
-
1313
-
Widerstandresistance
-
1414
-
Relaisrelay
-
15, 1615, 16
-
Schaltanordnungswitching arrangement
-
1717
-
positiver Polpositive pole
-
1818
-
negativer Polnegative pole
-
19, 2019, 20
-
Transistortransistor
-
21, 2221, 22
-
Widerstandresistance
-
2323
-
Schaltanordnungswitching arrangement
-
2424
-
Transistortransistor
-
2525
-
Widerstandresistance
-
26, 2726, 27
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Steuereinheitencontrol units
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2828
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UND-GatterAND gate
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2929
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Widerstandresistance
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30, 3130, 31
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Diodendiodes
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R1, R2 R 1 , R 2
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Widerstandswertresistance
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Ion I on
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oberer Grenzwertupper limit
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Ioff I off
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unterer Grenzwertlower limit
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Irel I rel
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Strom durch RelaisCurrent through relay
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Ubatt U batt
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Versorgungsspannungsupply voltage
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP 1707442 A1 [0002] EP 1707442 A1 [0002]
