DE102012011251A1 - Electrical circuit device for carburettor air preheater of vehicle, has detecting units to determine relay malfunction with contact bridge as countermeasure, so that pulses of control circuits are activated - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem elektromechanischen Relais in einem elektrischen Lastkreis und einem elektrischen Steuerkreis nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device with an electromechanical relay in an electrical load circuit and an electrical control circuit according to the preamble of claim 1.
Ein allgemein bekanntes Relais weist eine gesteuert elektromechanisch gegen die Kraft einer Rückstellfeder verlagerbare Kontaktbrücke auf, dergestalt, dass nach einer Aktivierung des Steuerkreises mit der Kontaktbrücke an Kontaktstellen eine Verbindung zwischen Lastkontakten des Relais zur Schaltung des Lastkreises eines Verbrauchers hergestellt wird. Dabei sind üblicherweise die Lastkontakte und eine mit dem Steuerkreis erregbare Magnetspule ortsfest an einem Relaisgehäuse angeordnet. Die Kontaktbrücke ist üblicherweise als Kontaktring an einem von der erregten Magnetspule anziehbaren Anker angebracht.A well-known relay has a controlled electromechanically displaceable against the force of a return spring contact bridge, such that after activation of the control circuit with the contact bridge at contact points a connection between the load contacts of the relay for switching the load circuit of a consumer is made. In this case, usually the load contacts and a magnetizable with the control circuit magnetic coil are fixedly arranged on a relay housing. The contact bridge is usually mounted as a contact ring on an attractable by the excited magnetic coil anchor.
Für eine ungestörte Funktion des Relais reicht die Kraft der Rückstellfeder aus, um nach einer Deaktivierung des Steuerkreises den Anker wieder in seine Ausgangsstellung zurückzuführen und damit die Kontaktbrücke von den Lastkontakten zur Unterbrechung des Lastkreises zu lösen. Relais sind in unterschiedlichen konstruktiven Ausführungen bekannt dergestalt, dass die „Kontaktbrücke” einteilig oder mehrteilig, insbesondere auch mit Kontakt-Federzunge ausgeführt sein kann. Alle diese unterschiedlichen Ausführungsformen sollen hier vom Begriff „Kontaktbrücke” umfasst sein.For an undisturbed function of the relay, the force of the return spring is sufficient to return the armature to its initial position after a deactivation of the control circuit and thus to release the contact bridge of the load contacts to interrupt the load circuit. Relays are known in different structural designs such that the "contact bridge" can be made in one or more parts, in particular also with contact spring tongue. All these different embodiments are intended to be encompassed here by the term "contact bridge".
Allgemein bekannt ist die Gefahr einer Relais-Fehlfunktion, bei der nach Deaktivierung des Steuerkreises die Kontaktbrücke an den Kontaktstellen „klebt” und der Lastkreis dadurch nicht öffnet. Der Grund für einen solchen „Relaiskleber” liegt üblicherweise darin, dass es bei Schaltvorgängen zu einem Lichtbogen kommt und die dabei freiwerdende Wärme die Metallkontakte des Relais miteinander verschweißt, so dass ein späteres Öffnen durch die Rückstellfeder nicht mehr möglich ist.Generally known is the risk of a relay malfunction, in which after deactivation of the control circuit, the contact bridge at the contact points "sticks" and the load circuit does not open. The reason for such a "relay adhesive" is usually that it comes in switching operations to an arc and the heat released in the process, the metal contacts of the relay welded together, so that a later opening by the return spring is no longer possible.
Für diesen Fall ergibt sich nachteilig bei nicht auf Dauerbetrieb ausgelegten elektrischen Vorrichtungen eine Überhitzungsgefahr gegebenenfalls mit dadurch ausgelösten Schadensfällen. Wenn beispielsweise die elektrische Vorrichtungen ein mit dem Relais schaltbarer elektrischer Ansaugluftvorwärmer (Heater) einer Brennkraftmaschine in einem Nutzfahrzeug ist, besteht hier die Gefahr, dass Heizelemente durch Überhitzung schmelzen, mit der Ansaugluft in die Brennkraftmaschine gesaugt werden und diese beschädigen.For this case, there is a disadvantage in not designed for continuous operation electrical devices, an overheating hazard, where appropriate, with it caused damage. For example, if the electrical devices is a switchable with the relay electric Ansaugluftvorwärmer (Heater) of an internal combustion engine in a commercial vehicle, there is a risk that heaters melt by overheating, are sucked with the intake air into the internal combustion engine and damage them.
Ein Relais mit einem „Relaiskleber” ist üblicherweise nicht reparierbar und muss ausgetauscht werden. Ein solcher Austausch ist aufwändig und kann insbesondere bei einem mobilen Einsatz eines Relais, beispielsweise für einen Ansaugluftvorwärmer eines zu Fahrten eingesetzten Nutzfahrzeugs nicht sofort durchgeführt werden.A relay with a "relay adhesive" is usually not repairable and must be replaced. Such an exchange is complex and can not be performed immediately, in particular in the case of mobile use of a relay, for example for an intake air preheater of a commercial vehicle used for driving.
Zur Reduzierung des Problems sind bereits aufwändige und kostenintensive Maßnahmen bekannt: Beispielsweise werden überdimensionierte Relais oder mehrere hintereinander geschaltete Relais in einer Redundanzschaltung verwendet. Weiter ist eine „Kurzschlussschaltung” mit einem zweiten Relais bekannt, welche im Störfall für ein Abschalten einer Überstromsicherung sorgt. Zudem sind Überwachungssysteme und Überwachungsfunktionen zur Information eines Bedienpersonals bekannt.To reduce the problem, costly and expensive measures are already known: For example, oversized relays or multiple relays connected in series are used in a redundancy circuit. Next, a "short circuit" with a second relay is known, which ensures in case of failure for switching off an overcurrent protection. In addition, monitoring systems and monitoring functions for informing an operator are known.
Weiter ist es bekannt (
Zudem ist es bekannt (
Aufgabe der Erfindung ist es mit einer einfachen und kostengünstigen Maßnahme ein Relais mit einem „Relaiskleber” schnell wieder funktionsfähig zu machen.The object of the invention is to make a relay with a "relay adhesive" quickly functional again with a simple and cost-effective measure.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche.This object is achieved with the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mit einer Detektiereinrichtung die Relais-Fehlfunktion mit „klebender” Kontaktbrücke ermittelt und als Gegenmaßnahme dann der elektrische Steuerkreis mit aufeinanderfolgenden Impulsen für ein „Freirütteln” der Kontaktbrücke bis zu deren Lösung und Rückstellung mit Öffnung des Kontaktkreises aktiviert wird.According to the invention, it is provided that the relay malfunction is detected with a "sticky" contact bridge with a detection device and then the electrical control circuit with successive pulses for a "free shaking" of the contact bridge is activated until its solution and provision with opening of the contact circuit.
Bei einer solchen provisorischen Relaisreparatur durch „Freirütteln” wird der Umstand ausgenützt, dass auch bei festgeschweißten Kontakten der Anker konstruktionsbedingt einen Rest-Bewegungsfreiheitsgrad aufweist. Es hat sich gezeigt, dass durch eine ruckweise Ansteuerung des Ankers mit aufeinanderfolgenden Impulsen es meist möglich ist, das System zum Aufschwingen zu bringen und mitunter die verschweißten Kontakte durch die entstehenden Kraftamplituden voneinander zu lösen, so dass die ungestörte Relaisfunktion wieder zur Verfügung steht.In such a provisional relay repair by "free-shaking" the fact is exploited that even with welded-on contacts, the anchor construction by design has a residual degree of freedom of movement. It has been shown that it is usually possible by a jerky control of the armature with successive pulses to bring the system to swing and sometimes solve the welded contacts by the resulting force amplitudes from each other, so that the undisturbed relay function is available again.
Eine solche systeminterne Relaisreparatur ist meist dann möglich, wenn die Ansteuerfrequenz der aufeinanderfolgenden Impulse an die mechanische Resonanz des Ankers mit Kontaktbrücke angepasst wird. Die Resonanzfrequenz hängt hier ersichtlich von verwendeten Relaistyp ab und kann einfach experimentell ermittelt werden. Such an intrinsic relay repair is usually possible when the drive frequency of the successive pulses is adapted to the mechanical resonance of the armature with contact bridge. The resonant frequency depends clearly on the type of relay used and can easily be determined experimentally.
Die Maßnahme „Freirütteln” durch ein Aufschwingen in der Resonanzfrequenz ist regelmäßig erfolgreich, wenn der Anker mit Kontaktbrücke des Relais als Feder-Masse-System ausgebildet ist, da dann jedenfalls durch die Feder ein Bewegungsfreiheitsgrad zur Verfügung steht. Einfach und kostengünstig kann hier beispielsweise die Kontaktbrücke als Doppel-Tellerfeder (zusätzlich zur üblichen Rückstellfeder) ausgebildet sein.The measure "Freirütteln" by a swing in the resonant frequency is regularly successful when the armature is designed with contact bridge of the relay as a spring-mass system, because then at least by the spring a degree of freedom of movement is available. Here, for example, the contact bridge can be simple and cost-effective as a double plate spring (in addition to the usual return spring).
Grundsätzlich ist die vorstehende provisorische Relaisreparatur durch „Freirütteln” in allen elektrischen Lastkreisen möglich, insbesondere jedoch für Heizsysteme in einem Gleichstrom-Lastkreis. Bevorzugt kann es sich hier um einen elektrischen Ansaugluftvorwärmer (Heater) einer Brennkraftmaschine in einem Nutzfahrzeug handeln, da hier wie bereits eingangs beschrieben die Gefahr eines Motorschadens durch geschmolzene Heizelemente bei einer Überhitzung gegeben ist. Damit wird vorteilhaft einerseits eine Überhitzung vermieden und andererseits zumindest für weitere Schaltvorgänge bis gegebenenfalls zum Austausch des Relais, die ungestörte Relaisfunktion wieder zur Verfügung gestellt.Basically, the above provisional relay repair by "free shaking" in all electrical load circuits is possible, but especially for heating systems in a DC load circuit. Preferably, this may be an electric intake air preheater (heater) of an internal combustion engine in a commercial vehicle, since the risk of engine damage due to molten heating elements in the event of overheating is already given here, as already described above. Thus, on the one hand, overheating is advantageously avoided and, on the other hand, at least for further switching operations up to, if necessary, replacement of the relay, the undisturbed relay function is made available again.
Um die Maßnahme des „Freirüttelns” einzuleiten ist es erforderlich zuerst einen „Relaiskleber” zu erkennen. Dies kann mit Hilfe einer Detektiereinrichtung in an sich bekannter Weise erfolgen, indem die Spannung und/oder der Laststrom gemessen wird, wobei nach einer Deaktivierung des Steuerkreises der Laststrom nicht unterbrochen wird und/oder eine Batteriespannung nicht ansteigt. Für diesen Fall wird von der Detektiereinrichtung ein Fehlersignal für einen „Relaiskleber” an das Steuergerät abgegeben. Die Detektiereinrichtung kann zusammen mit dem Messelement gegebenenfalls auch im Steuergerät integriert sein.To initiate the measure of "free shaking" it is first necessary to recognize a "relay adhesive". This can be done by means of a detection device in a conventional manner by the voltage and / or the load current is measured, wherein after a deactivation of the control circuit of the load current is not interrupted and / or a battery voltage does not rise. For this case, an error signal for a "relay adhesive" is delivered to the control unit by the detection device. If necessary, the detection device can also be integrated in the control unit together with the measuring element.
Vom Steuergerät werden sowohl die Steuersignale für ein fehlerfreies Ein-/Ausschalten des Relais abgegeben als auch beim Anliegen eines Fehlersignals die Impulse für ein „Freirütteln” der Kontaktbrücke.From the control unit, both the control signals for error-free switching on / off of the relay are given as well as the application of an error signal, the pulses for a "free shaking" of the contact bridge.
In einer weiteren Ausgestaltung wird nach einer erfolgreichen Selbstreparatur durch „Freirütteln” der Kontaktebrücke ein Warnsignal, insbesondere durch eine gelbe Lampe an einen Bediener abgegeben. Mit diesem Warnsignal soll darauf hingewiesen werden, dass ein Austausch dieses Relais angezeigt ist, da eine solche Selbstreparatur nicht beliebig oft wiederholbar ist. Daher kann auch nach einer festgesetzten Anzahl erfolgreicher Selbstreparaturen durch „Freirütteln” die Selbstreparaturfunktion ganz abgeschaltet oder das Relais nicht mehr angesteuert werden.In a further embodiment, after a successful self-repair by "shaking" the contact bridge, a warning signal, in particular by a yellow lamp, is given to an operator. With this warning signal it should be pointed out that a replacement of this relay is indicated, since such a self-repair can not be repeated any number of times. Therefore, even after a set number of successful self-repairs by "free shaking" the self-repair function can be completely switched off or the relay can not be controlled.
Für den Fall, dass eine provisorische Selbstreparatur durch Freirütteln nicht erfolgreich war, soll dies einem Bediener mit einem entsprechenden Warnsignal, insbesondere durch eine rote Lampe angezeigt werden.In the event that a provisional self-repair by free shaking was unsuccessful, this should be displayed to an operator with a corresponding warning signal, in particular by a red lamp.
Zudem wird ein Verfahren für eine systeminterne Reparatur eines Relais mit „klebender Kontaktbrücke” unter Verwendung der vorstehenden Vorrichtungen beansprucht.In addition, a method for in-system repair of an "adhesive contact bridge" relay using the above devices is claimed.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert.Reference to a drawing, the invention will be further explained.
Es zeigen:Show it:
In
Der Ansaugluftvorwärmer
Das Heizelement
Der Ansaugluftvorwärmer
Nach der Batterie
Weiter ist schematisch ein Strommesser
Weiter ist am Steuergerät
In
Im Relaisgehäuse
Der Anker
Bei einer Ansteuerung der Magnetspule
In
Der Unterschied in der zweiten Ausführungsform liegt hier darin, dass die Kontaktbrücke
Die dargestellte Anordnung wird folgendermaßen gesteuert:
Für eine Aktivierung der Heizfunktion des Ansaugluftvorwärmers
For activation of the heating function of the intake air preheater
Um den vorstehenden Fall nicht eintreten zu lassen, wird hier der Laststrom gemessen (Strommesser
Bei einer erfolgreichen Reparatur durch „Freirütteln” geht das gemessene Laststromsignal (Leitung
Eine Reparatur einer „klebenden” Kontaktbrücke
Mit der vorstehenden Maßnahme ist eine provisorische Selbstreparatur des Relais durch Freirütteln möglich, die jedenfalls einen Motorschaden und/oder ein Liegenbleiben des Fahrzeugs verhindert. Da eine solche Selbstreparatur nicht beliebig oft wiederholbar ist, werden nach einer festgesetzten Anzahl erfolgreicher Selbstreparaturen der Reparaturmodus oder die Heizfunktion zwangsweise ausgesetzt. Bevor dies eintritt soll zweckmäßig das Relais
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- AnsaugluftvorwärmerIntake air
- 22
- elektrische Schaltungsanordnungelectrical circuit arrangement
- 33
- Gehäuseteilhousing part
- 44
- Heizelementheating element
- 55
- Heizlamellenheating fins
- 66
- Lamellenendelamella end
- 77
- Lamellenendelamella end
- 88th
- elektrischer Anschlusselectrical connection
- 99
- elektrischer Anschlusselectrical connection
- 1010
- Minus-LeitungNegative line
- 1111
- Plus-LeitungPlus line
- 1212
- Batteriebattery
- 1313
- Schmelz-SicherungMelting fuse
- 1414
- Relaisrelay
- 1515
- Strommesserammeter
- 1616
- Leitungmanagement
- 1717
- Steuergerätcontrol unit
- 1818
- Minus-LeitungNegative line
- 1919
- Plus-LeitungPlus line
- 2020
- Steuerkontaktcontrol contact
- 2121
- Steuerkontaktcontrol contact
- 2222
- Warnlampewarning light
- 2323
- Relaisgehäuserelay housing
- 2424
- Magnetspulesolenoid
- 2525
- Lastkontaktload contact
- 2626
- Lastkontaktload contact
- 2727
- Ankeranchor
- 2828
- Pfeilarrow
- 2929
- RückstellfederReturn spring
- 3030
- KontaktbrückeContact bridge
- 3131
- Kontaktstellecontact point
- 3232
- Kontaktstellecontact point
- 3333
- Kontaktstellecontact point
- 3434
- Kontaktstellecontact point
- 3535
- Impulssequenzpulse sequence
- 3636
- Doppel-TellerfederDouble-disc spring
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102007011456 A1 [0009] DE 102007011456 A1 [0009]
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