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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Vorrichtung und auf ein Diagnoseverfahren und ist insbesondere auf eine elektrische Vorrichtung, die eine Spannungsüberwachungsvorrichtung enthält, die eine Versorgungsspannung überwacht, und auf ein Diagnoseverfahren für die Spannungsüberwachungsvorrichtung geeignet anwendbar.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Wenn eine Anomalie einer Versorgungsspannung auftritt, detektiert eine elektrische Vorrichtung, die durch Hinzufügen einer Spannungsüberwachungsvorrichtung, die die Versorgungsspannung überwacht, zu einer Recheneinheit konfiguriert ist, durch die Spannungsüberwachungsvorrichtung die Anomalie und sendet ein Rücksetzsignal an die Recheneinheit. Somit kann die Recheneinheit sicher angehalten werden. Wenn die elektrische Vorrichtung mit einer Unterbrechungsschaltung zum Unterbrechen eines Leistungsversorgungsdurchlasses versehen ist, wird veranlasst, dass die Spannungsüberwachungsvorrichtung an die Unterbrechungsschaltung ein Unterbrechungssignal sendet, um die der Recheneinheit zugeführte Leistung zu unterbrechen. Im Ergebnis kann die Recheneinheit sicher angehalten werden.
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Wenn die Spannungsüberwachungsvorrichtung im Normalbetrieb ist, kann die Recheneinheit wie oben erwähnt sicher angehalten werden. Wenn die Spannungsüberwachungsvorrichtung aus irgendeinem Grund fehlerhaft ist und nicht normal arbeiten kann, wird von der Spannungsüberwachungsvorrichtung kein Rücksetzsignal oder Unterbrechungssignal gesendet. Falls in diesem Zustand irgendeine Anomalie der Versorgungsspannung auftritt, kann die Recheneinheit nicht sicher angehalten werden und wird der Recheneinheit eine anomale Spannung zugeführt und kann die Recheneinheit im Ergebnis anomal arbeiten.
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In Bezug auf das Vorstehende offenbart das Patentdokument 1 eine elektrische Vorrichtung, die irgendeinen Fehler in einer Spannungsüberwachungsvorrichtung diagnostiziert. Genauer ist in der elektrischen Vorrichtung zwischen der Spannungsüberwachungsvorrichtung und einer Last wie etwa einer Recheneinheit ein Schalter vorgesehen. Bei einer Diagnose ist der Schalter geöffnet, wobei dadurch, dass die der Spannungsüberwachungsvorrichtung zugeführte Spannung bewusst abgesenkt wird, diagnostiziert wird, ob die Spannungsüberwachungsvorrichtung im Normalbetrieb ist. Um zu verhindern, dass eine Last wie etwa eine Recheneinheit zurückgesetzt wird, wird die Spannung des Rücksetzeingangsanschlusses während der Diagnose für eine bestimmte Zeitdauer durch einen Kondensator aufrechterhalten. Darüber hinaus offenbart Patentdokument 2 eine weitere Halbleiterschaltung mit einer Niederspannungserfassungsschaltung zur Ausgabe eines Rücksetzsignals auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses. Schließlich offenbart Patentdokument 3 eine Spannungsüberwachung für ein Sicherheitsmodul zum sicheren Betrieb des Moduls mit mehreren Unterbrechungsmitteln zum Unterbrechen der Versorgungsspannung für einen elektrischen Verbraucher und einem Vergleichsmittel zum Vergleich der Versorgungsspannung mit einer Referenzspannung, wobei die wobei die mehreren Unterbrechungsmittel derart unabhängig voneinander betätigt werden können, dass die Versorgungsspannung bei Betätigung eines ersten Unterbrechungsmittel mittels eines zweiten Unterbrechungsmittels oder bei Betätigung des zweiten Unterbrechungsmittels mittels des ersten Unterbrechungsmittels aufrecht erhalten bleibt.
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ENTGEGENHALTUNGSLISTE
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PATENTDOKUMENT
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- [Patentdokument 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2012- 3 565 A
- [Patentdokument 2] JP H07- 198 762 A
- [Patentdokument 3] DE 10 2008 044 651 A1
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Die im Patentdokument 1 beschriebene Technologie weist ein Problem auf. Während der Diagnose wird verhindert, dass die Recheneinheit unnötig ein Rücksetzsignal empfängt, so dass die Spannungsüberwachungsvorrichtung diagnostiziert werden kann. Allerdings ist es unmöglich, eine Diagnose, einschließlich einer Diagnose, ob die Recheneinheit ein durch die Spannungsüberwachungsvorrichtung gesendetes Rücksetzsignal normal empfangen kann, vorzunehmen, wenn tatsächlich eine Anomalie der Versorgungsspannung auftritt. Im Fall von Systemen wie etwa Kraftfahrzeugen und einem Eisenbahntriebfahrzeug, die sehr hohe Sicherheitsniveaus erfordern, muss eine Recheneinheit ein Rücksetzsignal fehlerfrei empfangen, wenn das Rücksetzsignal geeignet gesendet wird.
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Üblicherweise arbeitet verschiedene Ausrüstung, die in den Systemen wie etwa in Kraftfahrzeugen und in einem Eisenbahntriebfahrzeug vorgesehen ist, nicht ununterbrochen über mehrere Wochen oder länger und wird die Leistungsversorgung einmal oder mehrmals in mehreren Tagen angehalten. Zum Beispiel arbeitet ein Eisenbahntriebfahrzeug nicht ununterbrochen 24 Stunden und wird die Leistungsversorgung mitten in der Nacht angehalten und wird die Leistung am frühen Morgen wieder eingeschaltet. Obwohl ein Rücksetzsignal an die Recheneinheit gesendet wird, um die Recheneinheit bei Gelegenheiten, wenn die Leistung wieder eingeschaltet wird, bewusst zurückzusetzen, wird der Einfluss des Rücksetzens auf verschiedene Ausrüstung wie etwa ein Eisenbahntriebfahrzeug, einen Bahnübergang und dergleichen, die mit der Recheneinheit verbunden sind, nicht ausgeübt.
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Angesichts des oben erwähnten Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Vorrichtung und ein Diagnoseverfahren für eine Spannungsüberwachungsvorrichtung zu schaffen, wobei die Spannungsüberwachungsvorrichtung unter Nutzung der Zeit, zu der der Einfluss eines Rücksetzens auf die verschiedene mit einer Recheneinheit verbundene Ausrüstung nicht ausgeübt wird, auf der Grundlage dessen, ob die Recheneinheit ein von der Spannungsüberwachungsvorrichtung gesendetes Rücksetzsignal empfangen hat, diagnostiziert werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zur Lösung des Problems enthält eine elektrische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung: eine Recheneinheit, die einen Leistungseingangsanschluss, einen Merkerregisterwert-Eingangsanschluss, einen Diagnoseanweisungsanschluss und einen Rücksetzeingangsanschluss aufweist; eine Leistungsversorgung, die mit dem Leistungseingangsanschluss verbunden ist und die eine Versorgungsspannung zuführt; eine Spannungsüberwachungsvorrichtung, die zwischen die Leistungsversorgung und den Rücksetzeingangsanschluss geschaltet ist; eine Spannungsregelungsvorrichtung, die zwischen den Diagnoseanweisungsanschluss und die Spannungsüberwachungsvorrichtung geschaltet ist und die die an die Spannungsüberwachungsvorrichtung angelegte Spannung auf der Grundlage einer Spannungsregelungsanweisung von der Recheneinheit regelt; eine Einflussbeseitigungsvorrichtung, die zwischen die Leistungsversorgung und die Spannungsüberwachungsvorrichtung geschaltet ist und die einen Einfluss auf die an die Spannungsüberwachungsvorrichtung angelegte Spannung hat; und ein Merkerregister, das zwischen die Leistungsversorgung und den Merkerregisterwert-Eingangsanschluss und zwischen die Leistungsversorgung und die Spannungsregelungsvorrichtung geschaltet ist und das aufzeichnet, ob die Spannungsregelungsvorrichtung betätigt worden ist. Die Spannungsüberwachungsvorrichtung sendet ein Rücksetzsignal, wenn die durch die Spannungsregelungsvorrichtung angelegte Spannung außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Die Recheneinheit diagnostiziert auf der Grundlage der Aufzeichnung in dem Merkerregister und auf der Grundlage dessen, ob das Rücksetzsignal empfangen worden ist, einen Fehler der Spannungsüberwachungsvorrichtung.
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Zur Lösung des Problems enthält ein Diagnoseverfahren der vorliegenden Erfindung: einen ersten Schritt, in dem ein Merkerregister aufzeichnet, ob die Spannungsregelungsvorrichtung betätigt worden ist; einen zweiten Schritt, in dem eine Einflussbeseitigungsvorrichtung in der Weise arbeitet, dass die Einflussbeseitigungsvorrichtung einen Einfluss auf die an eine Spannungsüberwachungsvorrichtung angelegte Spannung hat, ohne die an eine Recheneinheit angelegte Spannung zu beeinflussen, wenn eine Spannungsregelungsvorrichtung in Betrieb ist; einen dritten Schritt, in dem die Spannungsüberwachungsvorrichtung eine anomale Spannung detektiert, wenn die Spannungsregelungsvorrichtung in Betrieb ist und ein Rücksetzsignal an die Recheneinheit sendet; und einen vierten Schritt, in dem die Recheneinheit einen Fehler der Spannungsüberwachungsvorrichtung auf der Grundlage dessen diagnostiziert, ob ein Rücksetzsignal empfangen worden ist, wenn die Spannungsregelungsvorrichtung in Betrieb ist.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann die Spannungsüberwachungsvorrichtung unter Nutzung der Zeit, zu der der Einfluss eines Rücksetzens auf die verschiedene mit der Recheneinheit verbundene Ausrüstung nicht ausgeübt wird, auf der Grundlage dessen, ob die Recheneinheit ein von der Spannungsüberwachungsvorrichtung gesendetes Rücksetzsignal empfangen hat, diagnostiziert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Gesamtblockschaltplan einer elektrischen Vorrichtung in einer Ausführungsform;
- 2 ist ein Gesamtblockschaltplan, der ein Beispiel einer elektrischen Vorrichtung darstellt;
- 3 ist eine Zeichnung, die eine Wirkung eines Open-Drain-Puffers und einen Stromfluss unter Normalbedingungen darstellt;
- 4 ist eine Zeichnung, die die Wirkung eines Open-Drain-Puffers und einen Stromfluss während einer Diagnose darstellt;
- 5 ist ein Ablaufplan, der eine Diagnoseverarbeitung darstellt;
- 6 ist ein Ablaufplan, der eine Diagnoseverarbeitung mit einem verdoppelten Merkerregister darstellt;
- 7 ist ein Gesamtblockschaltplan einer elektrischen Vorrichtung, in der ein Merkerregister bei einer anderen Gelegenheit als einer Einschaltzeit initialisiert wird; und
- 8 ist ein Ablaufplan, der einen Fall darstellt, dass ein Merkerregister bei einer anderen Gelegenheit als einer Einschaltzeit initialisiert wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird anhand der Zeichnungen eine ausführliche Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
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(1) Gesamtkonfiguration
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1 veranschaulicht eine Gesamtkonfiguration einer elektrischen Vorrichtung 100 in dieser Ausführungsform. Die elektrische Vorrichtung 100 umfasst: eine Recheneinheit 1, die einen Leistungseingangsanschluss, einen Merkerregisterwert-Eingangsanschluss, einen Diagnoseanweisungsanschluss und einen Rücksetzeingangsanschluss aufweist; eine Leistungsversorgung 2; eine Spannungsüberwachungsvorrichtung 3, die die der Recheneinheit 1 zugeführte Versorgungsspannung überwacht; eine Spannungsregelungsvorrichtung 4, die den Spannungswert der an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegten Spannung ändert; eine Einflussbeseitigungsvorrichtung 5, die Einfluss auf die an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegte Spannung hat, ohne die den anderen Schaltungselementen zugeführte Spannung zu beeinflussen, wenn die Spannungsregelungsvorrichtung 4 in Betrieb ist; und ein Merkerregister 6, das angibt, ob eine Fehlerdiagnose vorgenommen worden ist. Im Folgenden wird eine Beschreibung von Funktionen jeder Komponente gegeben.
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Die Recheneinheit 1 ist z. B. eine CPU (Zentraleinheit) und führt auf der Grundlage einer äußeren Eingabe eine Rechenverarbeitung aus und gibt das Ergebnis der Berechnung aus. Wie oben erwähnt wurde, weist die Recheneinheit 1 den Leistungseingangsanschluss, den Merkerregisterwert-Eingangsanschluss, den Diagnoseanweisungsanschluss und den Rücksetzeingangsanschluss auf.
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Solange die an die Recheneinheit 1 angelegte Versorgungsspannung innerhalb der im Folgenden beschriebenen Überwachungsschwellenwerte liegt, wird die Recheneinheit 1 nicht zurückgesetzt. Wenn die Versorgungsspannung außerhalb der Überwachungsschwellenwerte liegt, wird die Recheneinheit 1 durch den Betrieb der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 zurückgesetzt.
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Unter Normalbedingungen wird eine Spannung an den Rücksetzeingangsanschluss angelegt. Unter anomalen Bedingungen, unter denen die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 ein Rücksetzsignal sendet, wird die Spannung des Rücksetzeingangsanschlusses auf den Massepegel abgesenkt und wird die Recheneinheit 1 dadurch zurückgesetzt. Wenn die Recheneinheit 1 zurückgesetzt wird, hält die Recheneinheit 1 ihren Betrieb an.
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Die Leistungsversorgung 2 ist eine Gleichstromleistungsversorgung, die z. B. 3,3 V Gleichspannung ausgibt und der Recheneinheit 1 die Versorgungsspannung zuführt. Die Leistungsversorgung 2 ist über die Einflussbeseitigungsvorrichtung 5 mit der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 verbunden.
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Die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 bestimmt, ob eine über die Einflussbeseitigungsvorrichtung 5 zugeführte Überwachungsspannung innerhalb der Überwachungsschwellenwerte liegt. Wenn die Überwachungsspannung außerhalb der Überwachungsschwellenwerte liegt, sendet die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 ein Rücksetzsignal. Die Überwachungsschwellenwerte sind innerhalb eines etwas engeren Bereichs als der Betriebsbereich der Recheneinheit eingestellt, so dass ein Rücksetzsignal gesendet wird, bevor die anomale Spannung an die Recheneinheit 1 angelegt wird.
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Zum Beispiel ist der untere Grenzwert der Überwachungsschwellenwerte auf 3,1 V eingestellt und ist der obere Grenzwert auf 3,5 V eingestellt, wenn der Betriebsbereich der Recheneinheit 1 3,0 V bis 3,6 V beträgt. In diesem Fall sendet die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 ein Rücksetzsignal, wenn die Überwachungsspannung kleiner als 3,1 V oder größer als 3,5 V wird.
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Wenn die Spannungsregelungsvorrichtung 4 von dem Diagnoseanweisungsanschluss der Recheneinheit 1 eine Spannungsregelungsanweisung empfängt, ändert die Regelungsvorrichtung 4 den Wert der an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegten Überwachungsspannung auf einen größeren Wert als den oberen Grenzschwellenwert oder auf einen kleineren Wert als den unteren Grenzschwellenwert der Überwachungsschwellenwerte der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3.
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Da die Spannungsregelungsvorrichtung 4 nur in der Lage zu sein braucht, den Wert der an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegten Überwachungsspannung zu ändern, kann für die Spannungsregelungsvorrichtung 4 ein Open-Drain-Puffer verwendet werden. Der Open-Drain-Puffer führt den Drain eines FET (Feldeffekttransistors) zu einer externen Quelle als einem Ausgang heraus. Wenn eine Eingabe eine „negative Logik“ ist, ist die Ausgabe eine hohe Impedanz; und wenn eine Eingabe eine „positive Logik“ ist, kann von dem Ausgangsanschluss ein Strom entnommen werden, um die Spannung einer mit dem Ausgang verbundenen Leitung abzusenken.
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Die Einflussbeseitigungsvorrichtung 5 ist z. B. ein Widerstand. Wenn die Spannungsregelungsvorrichtung 4 (während einer Diagnose) im Betrieb ist, ändert die Einflussbeseitigungsvorrichtung 5 die an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegte Spannung, während sie eine Schwankung der Versorgungsspannung zu der Recheneinheit 1 unterdrückt. Wenn für die Einflussbeseitigungsvorrichtung 5 ein Widerstand verwendet ist, fällt die an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegte Spannung mit einem Verhältnis der Eingangsimpedanz der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 zu dem Widerstandswert des Widerstands. Der Widerstandswert des Widerstands ist so gewählt, dass der Wert des Stroms, der durch die Spannungsregelungsvorrichtung 4 entnommen werden kann, nicht überschritten wird.
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Wenn z. B. angenommen wird, dass: die Eingangsimpedanz der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 10 kΩ beträgt; dass der Wert des Stroms, der durch die Spannungsregelungsvorrichtung 4 entnommen werden kann, 10 mA beträgt; und dass die Versorgungsspannung der Leistungsversorgung 2 Gleichstromleistung von 3,3 V Gleichspannung ist, muss der Widerstandswert des Widerstands, da gemäß dem ohmschen Gesetz Widerstand = Spannung/Strom ist, gemäß 3,3 V/0,01 A als wenigstens 330 Ω gewählt werden, damit der Stromwert, der durch die Spannungsregelungsvorrichtung 4 entnommen werden kann, nicht überschritten wird.
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Unter der Annahme, dass der Widerstandswert 330 Ω beträgt, ist die an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegte Spannung, wenn von der Versorgungsspannung 2 normalerweise 3,3 V Gleichspannung zugeführt werden, 3,3 V · (330 S2/330 Ω + 10000 Ω) = 3,19 V, da die Spannung in einem Verhältnis der Eingangsimpedanz der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 zu dem Widerstandswert des Widerstands abfällt.
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Wenn der untere Grenzwert der Überwachungsschwellenwerte der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 auf 3,1 V eingestellt ist und der obere Grenzwert auf 3,5 V eingestellt ist, fällt die an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegte Spannung um den Spannungsabfall wegen des Widerstands von 3,1 V auf 3,00 V und von 3,5 V auf 3,39 V ab. Somit muss der untere Grenzwert der Überwachungsschwellenwerte der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 auf 3,00 V und ihr oberer Grenzwert auf 3,39 V geändert werden.
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Das Merkerregister 6 ist z. B. ein Flipflop und hält einen Merker, der angibt, dass von der Recheneinheit 1 eine Anweisung zum Vornehmen einer Diagnose bereitgestellt worden ist. Wenn von der Recheneinheit 1 eine Anweisung zum Vornehmen einer Diagnose bereitgestellt wird, setzt das Merkerregister 6 den Merker und hält es den einmal gesetzten Merker, so dass der Merker erst gelöscht wird, wenn die Leistung erneut eingeschaltet wird.
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2 veranschaulicht die Gesamtkonfiguration einer elektrischen Vorrichtung 100A als ein Beispiel der elektrischen Vorrichtung 100. In der Zeichnung sind dieselben Konfigurationselemente wie in der elektrischen Vorrichtung 100 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die elektrische Vorrichtung 100A unterscheidet sich von der elektrischen Vorrichtung 100 dadurch, dass: auf die Recheneinheit 1 eine CPU 1A angewendet ist; dass auf die Spannungsregelungsvorrichtung 4 der Open-Drain-Puffer 4A angewendet ist; dass auf die Einflussbeseitigungsvorrichtung 5 ein Widerstand 5A angewendet ist; und dass auf das Merkerregister 6 ein Flipflop 6A angewendet ist.
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Die beiden elektrischen Vorrichtungen 100 und 100A können eine Fehlerdiagnose der Spannungsüberwachungsvorrichtung, in der sogar eine Rücksetzsignal-Annahmebestätigung vorgenommen werden kann, mit weniger zusätzlichen Schaltungen vornehmen.
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(2) Ausführliche Konfiguration
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Im Folgenden wird anhand von 3 und 4 die Wirkung der Spannungsregelungsvorrichtung 4 beschrieben. In der folgenden Beschreibung ist ein Fall, dass der Open-Drain-Puffer 4A auf die Spannungsregelungsvorrichtung 4 angewendet ist und dass der Widerstand 5A auf die Einflussbeseitigungsvorrichtung 5 angewendet ist, als ein Beispiel gewählt.
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3 veranschaulicht die Wirkung des Open-Drain-Puffers 4A, die genommen ist, wenn es keine Diagnoseanweisung von der Recheneinheit 1 gibt. Wenn es keine Diagnoseanweisung von der Recheneinheit 1 gibt, ist der Ausgang des Open-Drain-Puffers 4A geöffnet. Aus diesem Grund fließt ein Strom von der Leistungsversorgung 2 über den Widerstand 5A zu der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3. In diesem Fall fällt die Spannung bei dem Widerstand 5A wie oben erwähnt ab und wird die abgesenkte Spannung an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegt.
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4 veranschaulicht die Wirkung des Open-Drain-Puffers 4A, die genommen ist, wenn es eine Diagnoseanweisung von der Recheneinheit 1 gibt. Wenn es eine Diagnoseanweisung von der Recheneinheit 1 gibt, entnimmt der Ausgang des Open-Drain-Puffers 4A den Strom von der Leistungsversorgung 2. Wenn der Strom durch den Widerstand 5A begrenzt wird und wenn der Wert des über den Widerstand 5A fließenden Stroms kleiner als der Wert des Stroms ist, der durch den Open-Drain-Puffer 4A entnommen werden kann, wird die an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegte Spannung auf den Massepegel gebracht.
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Wenn die Strombelastbarkeit der Leistungsversorgung 2 ausreichend größer als der Wert des Stroms ist, der durch den Open-Drain-Puffer 4A entnommen werden kann, fällt die den anderen Schaltungselementen zugeführte Spannung nicht ab, so dass die anderen Schaltungselemente nicht beeinflusst werden.
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(3) Ablaufplan
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5 veranschaulicht die Verarbeitungsprozedur für die durch die Recheneinheit 1 ausgeführte Diagnoseverarbeitung. Zunächst wird die Leistung einschaltet und wird das Merkerregister 6 initialisiert (SP1). Wenn die Leistungsversorgung 2 hergestellt wird und wenn ein Rücksetzen an der Recheneinheit 1 entfernt wird, beginnt die Recheneinheit 1 eine Diagnose (SP2). In der Diagnose bestätigt die Recheneinheit 1 zunächst den durch das Merkerregister 6 gehaltenen Merker (SP3).
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Wenn die Recheneinheit 1 z. B. bestätigt, dass der Merker auf 0 gesetzt ist, bestimmt die Recheneinheit 1, dass keine Diagnose durchgeführt worden ist (SP3: DIAGNOSE NICHT DURCHGEFÜHRT), und setzt sie den Merker auf 1. Danach sendet die Recheneinheit 1 an die Spannungsregelungsvorrichtung 4 eine Anweisung zum Beginnen einer Diagnose (SP4). Wenn die Spannungsregelungsvorrichtung 4 von der Recheneinheit 1 die Anweisung zum Beginnen einer Diagnose empfängt, nimmt die Spannungsregelungsvorrichtung 4 eine Einstellung derart vor, dass die an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegte Spannung zu einer anomalen Spannung wird.
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Nach dem Senden der Anweisung zum Beginnen einer Diagnose von der Spannungsregelungsvorrichtung 4 geht die Recheneinheit 1 in Bereitschaft (SP5). Die Bereitschaftszeit wird auf eine Zeitdauer eingestellt, die nicht kürzer als die Ansprechzeit von dem Zeitpunkt, zu dem die Anweisung zum Beginnen einer Diagnose gesendet wird, bis zu dem, zu dem die Änderung des Spannungswerts der an die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 angelegten Spannung abgeschlossen ist, ist. Üblicherweise beträgt die Bereitschaftszeit 1 s oder kürzer.
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Wenn die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 nicht fehlerhaft, sondern normal ist, sendet die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3, die die anomale Spannung detektiert hat, ein Rücksetzsignal an die Recheneinheit 1 in Bereitschaft. Wenn die Recheneinheit 1 das Rücksetzsignal von der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 empfängt (SP6: RÜCKSETZEN EMPFANGEN), wird die Recheneinheit 1 initialisiert (zurückgesetzt) und geht sie danach zu Schritt SP2 über, um erneut eine Diagnose zu beginnen.
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Nach dem Übergang zu Schritt SP2 prüft die Recheneinheit 1 erneut den von dem Merkerregister 6 gehaltenen Merker (SP3). Da der Merker auf 1 gesetzt ist, bestimmt die Recheneinheit 1, dass bereits eine Diagnose durchgeführt worden ist (SP3: DIAGNOSE DURCHGEFÜHRT), und beendet sie die Diagnose normal (SP7).
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Wenn die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3, wieder in Schritt SP6, fehlerhaft und nicht normal ist, kann die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 die anomale Spannung nicht detektieren. In diesem Fall sendet die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 kein Rücksetzsignal an die Recheneinheit 1 in Bereitschaft. Da die Recheneinheit 1 von der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 kein Rücksetzsignal empfängt, läuft die Bereitschaftszeitdauer ab (SP6: KEIN RÜCKSETZEN EMPFANGEN) und wird bestimmt, dass die Diagnose anomal abgeschlossen worden ist (SP8).
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In der Beschreibung des Ablaufplans ist als ein Beispiel ein Fall gewählt worden, dass ein Fehler der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 detektiert wird, während bestimmt wird, dass die Diagnose anomal abgeschlossen worden ist, wenn die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 fehlerhaft ist. Allerdings kann der Fehler gemäß dem Ablaufplan selbst dann detektiert werden, wenn ein anderes Konfigurationselement als die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 fehlerhaft ist. Im Folgenden werden Fälle beschrieben, dass die Spannungsregelungsvorrichtung 4, die Einflussbeseitigungsvorrichtung 5 oder das Merkerregister 6 fehlerhaft sind.
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Zunächst wird ein Fall beschrieben, dass die Spannungsregelungsvorrichtung 4 fehlerhaft ist. Wenn auf die Spannungsregelungsvorrichtung 4 der Open-Drain-Puffer 4A angewendet ist, enthalten mögliche Fehlermodi des Open-Drain-Puffers 4A: einen Fall, dass dem Eingangsanschluss der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 kein Strom entnommen werden kann, wenn eine Diagnose angewiesen ist (wenn eine Stromentnahme angewiesen ist); und einen Fall, dass ein Strom bei einer anderen Gelegenheit entnommen wird, als wenn eine Diagnose angewiesen ist (wenn ein offener Ausgang angewiesen ist).
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Wenn während einer Diagnose kein Strom entnommen werden kann, detektiert die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 keine anomale Spannung und sendet sie somit kein Rücksetzsignal. Im Ergebnis empfängt die Recheneinheit 1 kein Rücksetzsignal, so dass die Bereitschaftszeit abläuft (SP6: KEIN RÜCKSETZEN EMPFANGEN) und bestimmt werden kann, dass die Diagnose anomal abgeschlossen worden ist, und der Fehler detektiert werden kann.
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Wenn ein Strom bei anderer Gelegenheit als zur Zeit einer Diagnose entnommen wird, detektiert die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 unter Normalbedingungen eine anomale Spannung und sendet sie ein Rücksetzsignal. Somit kann der Fehler detektiert werden.
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Nachfolgend wird ein Fall beschrieben, dass die Einflussbeseitigungsvorrichtung 5 fehlerhaft ist. Wenn auf die Einflussbeseitigungsvorrichtung 5 der Widerstand 5A angewendet ist, enthalten mögliche Fehlermodi des Widerstands das Kurzschließen und das Öffnen. Wenn der Widerstand 5A offen ist, detektiert die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 unter Normalbedingungen eine anomale Spannung und sendet sie ein Rücksetzsignal. Somit kann der Fehler detektiert werden.
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Wenn der Widerstand 5A kurzgeschlossen ist, übersteigt der Wert des Stroms, der der Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 zugeführt werden kann, den Wert des Stroms, der durch die Spannungsregelungsvorrichtung 4 entnommen werden kann. Aus diesem Grund kann die Spannung während einer Diagnose nicht abgesenkt werden. Das heißt, die Spannungsüberwachungsvorrichtung 3 detektiert während einer Diagnose keine anomale Spannung und sendet kein Rücksetzsignal. Im Ergebnis empfängt die Recheneinheit 1 kein Rücksetzsignal und läuft die Bereitschaftszeit somit ab (SP6: KEIN RÜCKSETZEN EMPFANGEN) und kann bestimmt werden, dass die Diagnose anomal abgeschlossen worden ist, und kann der Fehler detektiert werden.
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Schließlich wird ein Fall beschrieben, dass das Merkerregister 6 fehlerhaft ist. Mögliche Fehlermodi des Merkerregisters 6 enthalten: einen Fall, dass trotz der Tatsache, dass eine Diagnose durchgeführt worden ist, der Merker gehalten wird, der angibt, dass keine Diagnose durchgeführt worden ist; und einen Fall, dass trotz der Tatsache, dass keine Diagnose durchgeführt worden ist, der Merker gehalten wird, der angibt, dass eine Diagnose durchgeführt worden ist.
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Wenn trotz der Tatsache, dass eine Diagnose durchgeführt worden ist, der Merker gehalten wird, der angibt, dass keine Diagnose durchgeführt worden ist, werden die Diagnosen ständig wiederholt, nachdem die Leistung eingeschaltet worden ist, wird aber keine Diagnose normal abgeschlossen. Wenn andererseits trotz der Tatsache, dass keine Diagnose durchgeführt worden ist, der Merker gehalten wird, der angibt, dass eine Diagnose durchgeführt worden ist, wird die Verarbeitung normal abgeschlossen, ohne eine Diagnose durchzuführen.
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In diesem Fall empfiehlt es sich, das Merkerregister 6 zu verdoppeln und die Merkerregister miteinander zu vergleichen und einander zuzuordnen. Wenn die Werte der Merkerregister nicht miteinander übereinstimmen, wird bestimmt, dass die Diagnose anomal abgeschlossen worden ist. Das Verdoppeln des Merkerregisters 6 ermöglicht es, das Problem zu vermeiden, dass die Diagnose ständig wiederholt wird, wenn trotz der Tatsache, dass eine Diagnose durchgeführt worden ist, der Merker gehalten wird, der angibt, dass keine Diagnose durchgeführt worden ist.
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6 veranschaulicht die Verarbeitungsprozedur für eine Diagnoseverarbeitung, die genommen wird, wenn das Merkerregister verdoppelt ist. Die Diagnoseverarbeitung in 6 unterscheidet sich von der Diagnoseverarbeitung in 5 dadurch, dass in Schritt SP13 die verdoppelten Merkerregister 6 geprüft werden. Genauer werden die Merkerregister 6 initialisiert (SP11) und beginnt die Recheneinheit 1 eine Diagnose (SP12) und prüft sie die Merker, die jeweils in den verdoppelten Merkerregistern 6 gehalten werden (SP13), wenn die Leistung eingeschaltet wird.
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Wenn die Werte der gesetzten Merker bei 1 z. B. miteinander übereinstimmen (SP13: DIAGNOSE DURCHGEFÜHRT), bestimmt die Recheneinheit 1, dass die Diagnose normal abgeschlossen worden ist (SP17), und schließt sie die Diagnoseverarbeitung ab. Wenn die Werte der gesetzten Merker z. B. bei 0 miteinander übereinstimmen (SP13: DIAGNOSE NICHT DURCHGEFÜHRT), führt die Recheneinheit 1 wie anhand von 5 beschrieben eine Diagnoseverarbeitung aus, bestimmt sie, dass die Diagnose normal oder anomal abgeschlossen worden ist (SP14 bis SP18), und schließt sie die Diagnoseverarbeitung ab.
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Zum Beispiel bestimmt die Recheneinheit 1, dass die Diagnose anomal abgeschlossen worden ist (SP18), und schließt sie diese Diagnoseverarbeitung ab, wenn der Wert des in einem Merkerregister 6 gesetzten Merkers 0 ist und wenn der Wert des in dem anderen Merkerregister 6 gesetzten Merkers 1 ist (SP13: WERTDISKREPANZ).
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(4) Eine andere Ausführungsform
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Die oben beschriebenen elektrischen Vorrichtungen 100 und 100A führen die Diagnoseverarbeitung aus, wenn die Leistungsversorgung eingeschaltet wird (5, 6). Stattdessen kann die Diagnoseverarbeitung bei einer anderen Gelegenheit als zu der Zeit, wenn die Leistung eingeschaltet wird, ausgeführt werden. Im Folgenden wird eine Konfiguration beschrieben, in der die Diagnoseverarbeitung bei einer anderen Gelegenheit als zu der Zeit, zu der die Leistung eingeschaltet wird, ausgeführt wird.
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7 veranschaulicht eine elektrische Vorrichtung 100B in einer anderen Ausführungsform. In der elektrischen Vorrichtung 100B kann das Merkerregister 6 von der Recheneinheit 1 zurückgesetzt werden. Die elektrische Vorrichtung 100B unterscheidet sich von den obenerwähnten elektrischen Vorrichtungen 100 und 100A dadurch, dass die Recheneinheit 1B und ein ODER-Gatter 7 vorgesehen sind.
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Die Recheneinheit 1B weist einen Initialisierungsanweisungsanschluss auf, der ein Rücksetzsignal zum Zurücksetzen des Werts des Merkers an das Merkerregister 6 sendet. Die Rücksetzsignale von der Recheneinheit 1B und von der Leistungsversorgung 2 werden in das ODER-Gatter 7 eingegeben, das das durch Berechnen der logischen Summe der zwei Rücksetzsignale erhaltene Rechenergebnis an das Merkerregister 6 sendet.
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8 veranschaulicht die Verarbeitungsprozedur für die Diagnoseverarbeitung, die genommen wird, wenn das Merkerregister 6 bei einer anderen Gelegenheit als zu der Zeit, wenn die Leistung eingeschaltet wird, initialisiert wird. Die Diagnoseverarbeitung in 8 unterscheidet sich von der Diagnoseverarbeitung in 5 dadurch, dass die Verarbeitung zur Initialisierung des Registers 6 in Schritt SP21A ausgeführt wird. Genauer führt die Recheneinheit 1B verschiedene Verarbeitung aus und initialisiert sie das Merkerregister, wenn die Zeit für eine Diagnose kommt (SP21A), wenn die Leistung eingeschaltet wird (SP21). Danach führt die Recheneinheit 1B eine ähnliche Verarbeitung wie die Diagnoseverarbeitung in 5 aus und bestimmt sie, dass die Diagnose normal oder anomal abgeschlossen worden ist (SP22 bis SP28), und schließt sie diese Diagnoseverarbeitung ab.
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(5) Wirkung der Ausführungsformen
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In Übereinstimmung mit den oben beschriebenen elektrischen Vorrichtungen in den vorliegenden Ausführungsformen wird die an die Spannungsüberwachungsvorrichtung angelegte Spannung durch die Spannungsregelungsvorrichtung in einer Diagnose bewusst auf eine anomale Spannung geändert. Wenn die Spannungsüberwachungsvorrichtung nicht fehlerhaft, sondern normal ist, wird die anomale Spannung detektiert und wird ein Rücksetzsignal an die Recheneinheit gesendet. Zu dieser Zeit diagnostiziert die Recheneinheit auf der Grundlage dessen, ob das Rücksetzsignal empfangen worden ist, ob die Spannungsüberwachungsvorrichtung normal ist. Somit kann außerdem ein Fehler der Spannungsüberwachungsvorrichtung diagnostiziert werden, bis die Recheneinheit das Rücksetzsignal empfängt.
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In Übereinstimmung mit den elektrischen Vorrichtungen der vorliegenden Ausführungsformen ist es möglich, einen Fehler der Spannungsregelungsvorrichtung, der Einflussbeseitigungsvorrichtung oder des Merkerregisters, die andere Konfigurationselemente als die Spannungsüberwachungsvorrichtung sind, zu diagnostizieren.
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In Übereinstimmung mit den elektrischen Vorrichtungen in den vorliegenden Ausführungsformen ist es möglich, einen Fehler der Spannungsüberwachungsvorrichtung mit einer Schaltungsanordnung mit einer kleineren Anzahl von Teilen zu diagnostizieren.
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In Übereinstimmung mit den elektrischen Vorrichtungen in den vorliegenden Ausführungsformen ist es möglich, durch Anwendung auf Signalisierungsvorrichtungen in Eisenbahnsystemen und dergleichen höhere Sicherheitsniveaus sicherzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Recheneinheit
- 2
- Leistungsversorgung
- 3
- Spannungsüberwachungsvorrichtung
- 4
- Spannungsregelungsvorrichtung
- 5
- Einflussbeseitigungsvorrichtung
- 6
- Merkerregister
- 7
- ODER-Gatter
- 1A
- CPU
- 4A
- Open-Drain-Puffer
- 5A
- Widerstand
- 6A
- Flipflop
