DE102016012053A1 - Protective device for a motor vehicle and method for monitoring a contactor device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schützeinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Schützeinrichtung (10) ein Gehäuse (18) und eine im Gehäuse (18) angeordnete Spule (12), einen Anker (14a) und ein mit dem Anker (14a) gekoppeltes erstes Kontaktelement (18) aufweist, wobei die Spule (12) zum Bewegen des Ankers (14a) mit Strom beaufschlagbar ist, wobei die Schützeinrichtung (10) zwei zweite Kontaktelemente (16a, 16b) aufweist und derart eingerichtet ist, dass die zweiten Kontaktelemente (16a, 16b) in einem geschlossenen Zustand der Schützeinrichtung (10) über das erste Kontaktelement (18) elektrisch verbunden sind und in einem geöffneten Zustand der Schutzeinrichtung (10) nicht verbunden sind. Weiterhin weist die Schützeinrichtung (10) eine im Gehäuse (18) angeordnete Diagnoseeinrichtung (20) auf, die dazu ausgelegt ist, einen nicht betriebsgemäßen geöffneten Zustand und/oder einen nicht betriebsgemäßen geschlossenen Zustand der Schützeinrichtung (10) zu detektieren.The invention relates to a contactor device (10) for a motor vehicle, wherein the contactor device (10) comprises a housing (18) and a coil (12) arranged in the housing (18), an armature (14a) and an armature (14a) first contact element (18), wherein the coil (12) for moving the armature (14a) can be acted upon by current, wherein the contactor (10) has two second contact elements (16a, 16b) and is arranged such that the second contact elements ( 16a, 16b) are electrically connected via the first contact element (18) in a closed state of the contactor device (10) and are not connected in an opened state of the protective device (10). Furthermore, the contactor device (10) has a diagnosis device (20) arranged in the housing (18), which is designed to detect a non-operational open state and / or a non-operational closed state of the contactor device (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Schützeinrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Überwachen einer Schützeinrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a contactor device for a motor vehicle and a method for monitoring a contactor device according to the preamble of the independent claims.
Schaltschütze sind ein häufig verwendetes Schaltelement, um hohe elektrische Potentiale galvanisch voneinander zu trennen. Solche Schaltschütze oder Schützeinrichtungen im Allgemeinen weisen dabei üblicherweise eine Spule und einen Stempel, welcher einen Anker und ein mit dem Anker gekoppeltes Kontaktelement umfassen kann, auf. Dabei ist die Spule zum Bewegen des Ankers mit Strom beaufschlagbar. Beispielsweise kann durch Bewegen des Ankers das erste Kontaktelement zwei weitere Kontaktelemente elektrisch miteinander verbinden und dadurch einen geschlossenen Zustand der Schützeinrichtung bereitstellen. Durch Rückführung des Ankers und damit des Kontaktelements können die weiteren Kontaktelemente wieder voneinander getrennt werden. Beim Trennen von hohen Strömen, wie sie beispielsweise bei Kurzschlüssen auftreten können, besteht die Gefahr eines Schützklebers, das heißt die Kontakte können miteinander verschweißen. Die galvanische Trennung ist nun nicht mehr gegeben, wodurch Gefahr für Leib und Leben entstehen kann.Contactors are a commonly used switching element to galvanically separate high electrical potentials from each other. Such contactors or contactors in general generally have a coil and a punch which may comprise an armature and a contact element coupled to the armature. In this case, the coil for moving the armature can be acted upon by electricity. For example, by moving the armature, the first contact element can electrically connect two further contact elements to each other and thereby provide a closed state of the contactor device. By returning the armature and thus the contact element, the further contact elements can be separated from each other again. When separating high currents, as they can occur, for example, in case of short circuits, there is the danger of a protective adhesive, that is, the contacts can weld together. The galvanic separation is no longer possible, which can cause danger to life and limb.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schützeinrichtung und ein Verfahren zum Überwachen einer Schützeinrichtung bereitzustellen, welche eine verbesserte Diagnosemöglichkeit ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide a contactor device and a method for monitoring a contactor device, which enable an improved diagnostic option.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schützeinrichtung und ein Verfahren zum Überwachen einer Schützeinrichtung mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a contactor and a method for monitoring a contactor having the features according to the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Schützeinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Gehäuse und eine im Gehäuse angeordnete Spule, einen Anker und ein mit dem Anker gekoppeltes erstes Kontaktelement, wobei die Spule zum Bewegen des Ankers mit Strom beaufschlagbar ist. Weiterhin weist die Schützeinrichtung zwei zweite Kontaktelemente auf und ist derart eingerichtete, dass die zweiten Kontaktelemente in einem geschlossenen Zustand der Schützeinrichtung über das erste Kontaktelement elektrisch leitend verbunden sind und in einem geöffneten Zustand der Schützeinrichtung nicht verbunden sind. Dabei weist die Schützeinrichtung weiterhin eine im Gehäuse angeordnete Diagnoseeinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, einen nicht betriebsgemäßen geöffneten Zustand und/oder einen nicht betriebsgemäß geschlossenen Zustand zu detektieren.The inventive protection device for a motor vehicle comprises a housing and a coil arranged in the housing, an armature and a first contact element coupled to the armature, wherein the coil for energizing the armature can be acted upon by electricity. Furthermore, the contactor has two second contact elements and is set up such that the second contact elements are electrically conductively connected in a closed state of the contactor via the first contact element and are not connected in an open state of the contactor. In this case, the contactor further comprises a diagnostic device arranged in the housing, which is designed to detect a non-operationally open state and / or a non-operationally closed state.
Hierdurch lässt sich vorteilhafterweise eine Schütz-Diagnoseeinrichtung bereitstellen, die unmittelbar in das Schütz integriert und an dieses angebunden ist, wodurch Entwicklungsaufwände auf übergeordneter Systemebene entfallen können. So müssen diese Diagnosemöglichkeiten vorteilhafterweise nicht projektspezifisch bei jedem Neuprojekt erneut ausgelegt und getestet werden. Dies hat eine Reduzierung des Entwicklungsaufwands zur Folge. Ferner lässt sich durch die lokale Nähe eine genauere und zuverlässigere Messung realisieren, da die Anzahl der Verbindungspunkte verringert werden kann. Dies ist insbesondere beim Einsatz des Schützes, das heißt der Schützeinrichtung, in sicherheitskritischen Anwendungen relevant, da hierdurch Sicherheitsziele für ein System leichter erreicht werden können, wenn Teilkomponenten, wie die Schützeinrichtung, intrinsisch sicher sind.This advantageously makes it possible to provide a contactor diagnostic device, which is integrated directly into the contactor and connected to it, which means that development efforts on the higher-level system can be dispensed with. Thus, these diagnostic options advantageously need not be re-designed and tested project-specifically for each new project. This results in a reduction of the development effort. Furthermore, local proximity can provide a more accurate and reliable measurement because the number of connection points can be reduced. This is particularly relevant when using the contactor, that is, the contactor, in safety-critical applications, as this safety objectives for a system can be achieved more easily if sub-components, such as the contactor, are intrinsically safe.
Insbesondere ist dabei unter einem nicht betriebsgemäßen Zustand ein Zustand zu verstehen, der von einem vorgegebenen Soll-Zustand abweicht. Wird beispielsweise die Spule so angesteuert, z. B. bestromt, um einen geschlossenen Zustand der Schützeinrichtung, welcher dann den Soll-Zustand darstellt, zu bewirken, und wird diagnostiziert, dass sich die Schützeinrichtung dennoch im geöffneten Zustand befindet, so stellt dieser geöffnete Zustand einen nicht betriebsgemäßen geöffneten Zustand dar. Wird andererseits die Spule so angesteuert, z. B. nicht bestromt, um einen geöffneten Zustand der Schützeinrichtung, welcher dann den Soll-Zustand darstellt, zu bewirken, und wird diagnostiziert, dass sich die Schützeinrichtung dennoch im geschlossenen Zustand befindet, so stellt dieser geschlossene Zustand einen nicht betriebsgemäßen geschlossenen Zustand dar.In particular, a nonoperational state is to be understood as a state which deviates from a predetermined desired state. If, for example, the coil is activated in such a way, z. B. powered to cause a closed state of the contactor, which then represents the desired state, and it is diagnosed that the contactor is still in the open state, so this open state represents a non-operational open state. On the other hand the coil so controlled, z. B. is not energized to cause an open state of the contactor, which then represents the desired state, and is diagnosed that the contactor is still in the closed state, so this closed state represents a non-operational closed state.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Diagnoseeinrichtung eine erste Messleitung und eine zweite Messleitung auf, die jeweils mit einem der zweiten Kontaktelemente verbunden sind. Dabei ist eine der ersten und zweiten Messleitung mit einer Spannung beaufschlagbar, sodass die erste und zweite Messleitung eine erste Potentialdifferenz zueinander aufweisen. Weiterhin ist die Diagnoseeinrichtung bevorzugt dazu ausgelegt, zumindest eine physikalische Größe, insbesondere eine Stromstärke und/oder einen Widerstand, die erste und/oder zweite Messleitung betreffend, zu erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten Größe einen betriebsgemäßen oder nicht betriebsgemäßen geöffneten und/oder einen betriebsgemäßen oder nicht betriebsgemäßen geschlossenen Zustand zu detektieren.In an advantageous embodiment of the invention, the diagnostic device has a first measuring line and a second measuring line, each with one of the second contact elements are connected. In this case, one of the first and second measuring line can be acted upon by a voltage, so that the first and second measuring line have a first potential difference from one another. Furthermore, the diagnostic device is preferably designed to detect at least one physical variable, in particular a current intensity and / or a resistance concerning the first and / or second measuring line, and depending on the detected variable, an operational or non-operational open and / or one to detect operational or inoperative closed state.
Beispielsweise kann eine der beiden Messleitungen mit Spannung beaufschlagt werden. Kontaktiert nun in diesem Fall das erste Kontaktelement die beiden zweiten Kontaktelemente, wird ein Stromfluss aufgrund der anliegenden Spannung von einer Messleitung zu der anderen Messleitung erzeugt. Die Stromstärke stellt dabei gleichzeitig auch ein Maß für die Höhe des Widerstands zwischen den beiden Messleitungen dar. Damit kann entweder die Stromstärke oder bevorzugt auch der Widerstand von der Diagnoseeinrichtung mit einem Sollzustand abgeglichen werden. Soll beispielsweise das Schütz im betriebsgemäßen Zustand geschlossen sein, so ist ein entsprechend niedriger Widerstandswert zu erwarten. Bei einem dem Sollzustand nach geöffneten Schütz muss entsprechend „open line” erkannt werden, das heißt ein unendlicher Widerstand. So kann auf einfache Weise der aktuelle Zustand der Schützeinrichtung, das heißt ob geschlossen oder offen, mittels der ersten und zweiten Messleitung auf besonders einfache Weise erfasst werden und verglichen werden, ob dieser erfasste Zustand dem Sollzustand entspricht. Ist dies nicht der Fall, so kann auf einfache Weise darauf geschlossen werden, dass entweder die Kontakte verklebt sind oder der Stempel nicht schließt beziehungsweise die Kontaktflächen beschädigt sind.For example, one of the two test leads can be supplied with voltage. If, in this case, the first contact element contacts the two second contact elements, a current flow is generated on the basis of the applied voltage from one measuring line to the other measuring line. At the same time, the current intensity also represents a measure of the magnitude of the resistance between the two measuring lines. Thus, either the current intensity or, preferably, the resistance of the diagnostic device can be adjusted to a desired state. If, for example, the contactor is to be closed in the operating state, then a correspondingly low resistance value is to be expected. If the contactor has been opened according to the nominal state, it must be recognized accordingly "open line", ie an infinite resistance. Thus, in a simple manner, the current state of the contactor device, that is whether closed or open, can be detected in a particularly simple manner by means of the first and second measuring line and compared whether this detected state corresponds to the desired state. If this is not the case, then it can be concluded in a simple way that either the contacts are glued or the stamp does not close or the contact surfaces are damaged.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Diagnoseeinrichtung eine dritte mit dem ersten Kontaktelement gekoppelte Messleitung auf, wobei die Diagnoseeinrichtung dazu ausgelegt ist, erste und zweite Messleitungen jeweils oder die dritte Messleitung mit einer Spannung zu beaufschlagen, sodass die erste und dritte Messleitung eine zweite Potentialdifferenz und die zweite und dritte Messleitung eine dritte Potentialdifferenz aufweisen. Dabei ist die Diagnoseeinrichtung bevorzugt dazu ausgelegt, zumindest eine physikalische Größe, insbesondere wiederum eine Stromstärke und/oder einen Widerstand, die dritte und die erste und/oder zweite Messleitung betreffend zu erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten Größe einen betriebsgemäßen oder nicht betriebsgemäßen geöffneten und/oder einen betriebsgemäßen oder nicht betriebsgemäßen geschlossenen Zustand für jeweils einen der zweiten Kontaktelemente separat zu detektieren. Über diese zusätzliche dritte Messleitung ist es vorteilhafterweise zusätzlich möglich, eine genaue Lokalisation des Schützklebers, sollte dieser auftreten, durchzuführen, um beispielsweise zu detektieren, an welchem der zweiten Kontaktelemente dieser vorliegt.According to a further exemplary embodiment of the invention, the diagnostic device has a third measuring line coupled to the first contact element, the diagnostic device being designed to apply a voltage to first and second measuring lines respectively or to the third measuring line so that the first and third measuring lines have a second potential difference and the second and third measurement lines have a third potential difference. In this case, the diagnostic device is preferably designed to detect at least one physical variable, in particular a current strength and / or resistance, relating to the third and the first and / or second measuring line and, depending on the detected variable, an operational or non-operational open and / or separately to detect a closed or operationally closed state for each one of the second contact elements. Via this additional third measuring line, it is advantageously additionally possible to carry out a precise localization of the protective adhesive, should this occur, in order, for example, to detect at which of the second contact elements it is present.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Schützeinrichtung eine mit der Diagnoseeinrichtung gekoppelte Schnittstelle, insbesondere eine Steckverbindung, zum Anschluss einer Kommunikationsschnittstelle zu einem externen Steuergerät und/oder zum Empfangen eines Steuersignals für die Spule und/oder zum Anschluss einer Spannungsversorgung auf. Dadurch kann vorteilhafterweise ein Diagnoseergebnis zum Beispiel an ein externes Steuergerät weitergegeben werden, um entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. Weiterhin kann über diese Schnittstelle auch die Ansteuerung der Spule erfolgen, wobei dieses Ansteuersignal gleichzeitig als Sollvorgabe für den betriebsgemäßen Zustand genutzt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann der aktuelle Soll-Zustand auch vom externen Steuergerät über die Kommunikationsschnittstelle an die Diagnoseeinrichtung kommuniziert werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the contactor has an interface coupled to the diagnostic device, in particular a plug connection, for connecting a communication interface to an external control device and / or for receiving a control signal for the coil and / or for connecting a power supply. As a result, a diagnostic result can advantageously be forwarded to an external control device, for example, in order to initiate appropriate countermeasures. Furthermore, the control of the coil can also take place via this interface, wherein this control signal can be used at the same time as a setpoint for the operating state. Additionally or alternatively, the current desired state can also be communicated by the external control device via the communication interface to the diagnostic device.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen einer Schützeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Schützeinrichtung ein Gehäuse und eine im Gehäuse angeordnete Spule, einen Anker und ein mit dem Anker gekoppeltes erstes Kontaktelement aufweist, wobei die Spule bei Strombeaufschlagung den Anker bewegt. Dabei weist die Schützeinrichtung zwei zweite Kontaktelemente auf, die in einem geschlossenen Zustand der Schützeinrichtung über das erste Kontaktelement elektrisch verbunden sind und in einem geöffneten Zustand der Schützeinrichtung nicht verbunden sind. Darüber hinaus weist die Schützeinrichtung eine im Gehäuse angeordnete Diagnoseeinrichtung auf, die einen nicht betriebsgemäßen geöffneten Zustand und/oder einen nicht betriebsgemäßen geschlossenen Zustand detektiert.The invention further relates to a method for monitoring a contactor device for a motor vehicle, wherein the contactor device comprises a housing and a coil arranged in the housing, an armature and a first contact element coupled to the armature, wherein the coil moves the armature when current is applied. In this case, the contactor has two second contact elements, which are electrically connected in a closed state of the contactor via the first contact element and are not connected in an open state of the contactor. In addition, the contactor has a diagnostic device arranged in the housing, which detects a non-operational open state and / or a non-operational closed state.
Die für die erfindungsgemäße Schützeinrichtung und ihre Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schützeinrichtung und ihren Ausgestaltungen genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.The advantages described for the contactor according to the invention and its embodiments apply in the same way for the inventive method. In addition, the physical features mentioned in connection with the contactor device according to the invention and its embodiments enable the development of the method according to the invention by further method steps.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the single figure alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer Schützeinrichtung
Für die Kontaktierung des Stempels
Die Messplatine
Dazu kann beispielsweise eine Spannung an eine Messleitung
Über die dritte Messleitung
Im Folgenden wird anhand eines Ausführungsbeispiels ausgeführt, wie anhand der Messergebnisse des gemessenen Widerstands eine entsprechende Diagnose gestellt werden kann. Hierbei wird zunächst davon ausgegangen, dass der Sollzustand, das heißt der betriebsgemäße Zustand des Schützes
Im Folgenden wird nun davon ausgegangen, dass der Sollzustand, das heißt der betriebsgemäße Zustand des Schützes
Damit kann insgesamt durch die Betrachtung von lediglich drei Messwerten, nämlich des Widerstandswerts zwischen der ersten und der zweiten Messleitung
So wird insgesamt durch die Erfindung und ihre Ausgestaltungen eine Schützeinrichtung und ein Verfahren zum Überwachen eines Schützes bereitgestellt, welche es durch die unmittelbare Anbindung und Integration der Schützdiagnose in das Schütz ermöglichen, Entwicklungsaufwände auf übergeordneter Systemebene entfallen zu lassen, wodurch der Entwicklungsaufwand reduziert und damit Kosten gespart werden können. Ferner lässt sich durch die lokale Nähe eine genauere und zuverlässige Messung realisieren, da die Anzahl der Verbindungspunkte verringert werden kann. Dies ist insbesondere beim Einsatz des Schützes in sicherheitskritischen Anwendungen relevant, da hierdurch Sicherheitsziele für ein System leichter erreicht werden können, wenn Teilkomponenten, wie ein Schütz, intrinsisch sicher sind.Thus, a total of the invention and its embodiments, a contactor and a method for monitoring a contactor is provided, which allow the direct connection and integration of the contactor diagnostics in the contactor, to account for development costs at a higher system level, thereby reducing the development effort and thus costs can be saved. Furthermore, local proximity can provide a more accurate and reliable measurement since the number of connection points can be reduced. This is particularly relevant when using the contactor in safety-critical applications, since this safety objectives for a system can be easily achieved when sub-components, such as a contactor, intrinsically safe.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Schützcontactor
- 1212
- SpuleKitchen sink
- 1414
- Stempelstamp
- 14a14a
- Ankeranchor
- 14b14b
- Erstes KontaktelementFirst contact element
- 16a, 16b16a, 16b
- Schützkontaktecontactors
- 1818
- Gehäusecasing
- 2020
- Diagnoseeinrichtungdiagnostic device
- 20a20a
- Recheneinheit mit MessplatineComputing unit with measuring board
- 22a22a
- Erste MessleitungFirst test lead
- 22b22b
- Zweite MessleitungSecond measuring line
- 22c22c
- Dritte MessleitungThird measuring line
- 24a, 24b24a, 24b
- Ansteuerleitungdrive line
- 2626
- Steckverbindungconnector
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102014222673 A1 [0003] DE 102014222673 A1 [0003]
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Legal Events
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