DE19751429A1 - Schaltungsanordnung zur Spannungsüberwachung einer geregelten Ausgangsspannung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Spannungsüberwachung einer geregelten Ausgangsspannung in einem Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Span­ nungsüberwachung einer geregelten Ausgangsspannung in einem Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 1.
Elektrische und elektronische Bauteile, die in einem Kraft­ fahrzeug mittels einer elektrischen Spannung betrieben bzw. unter gewissen Umständen angesteuert werden, können zerstört werden, wenn sie mit einer zu geringen oder einer zu großen Spannung beaufschlagt werden. Um Spannungsschwankungen im Bordnetz eines Kraftfahrzeuges auszugleichen, ist es daher bekannt, eine geregelte Ausgangsspannung zur Verfügung zu stellen, deren Ausgangsspannungspegel mittels eines Kompara­ tors überwacht wird. Bei dieser geregelten Ausgangsspannung wird die Bordnetzspannung mittels einer Referenzspannung auf einen bestimmten Wert geregelt.
Soll der Schaltungsteil zur Erzeugung der geregelten Aus­ gangsspannung mit anderen Schaltungsteilen zusammen auf ei­ nem Chip integriert werden, so stellt sich weiterhin das Problem, daß der Chip selbst durch eine fehlerhafte Aus­ gangsspannung zerstört werden kann.
Dies ist insbesondere bei Systemen kritisch, die für die Fahrsicherheit Bedeutung haben, weil im Fehlerfalle ein ge­ ordnetes Abschalten des Systems gesichert sein muß, um einen definierten Notlaufzustand aktivieren zu können. Dies gilt beispielsweise für ABS/ASR-Systeme.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Aus­ fallsicherheit derartiger Systeme zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schaltungsan­ ordnung nach Anspruch 1 gelöst, wonach der Schaltungsteil zur Regelung der Ausgangsspannung zusammen mit dem Schal­ tungsteil zur Überwachung des Über- bzw. Unterschreitens der Schwellwerte auf einem Chip integriert wird und wobei wei­ terhin die Regelung der Ausgangsspannung mittels einer er­ sten Referenzspannung erfolgt und wobei das Überwachen des Über- bzw. Unterschreitens der Schwellwerte mittels einer zweiten Referenzspannung erfolgt.
Dadurch wird vorteilhaft die Sicherheit verbessert, mit der ein Fehler erkannt werden kann. Wenn eine der beiden Refe­ renzspannungen falsche Werte annimmt, kann dies erkannt wer­ den. Wenn die erste Referenzspannung fehlerhaft ist, stellt sich - entsprechend der fehlerhaften ersten Referenzspannung - eine falsche geregelte Ausgangsspannung ein, was mittels der zweiten Referenzspannung erkannt werden kann. Es kann dann also eine Fehlerbehandlung durchgeführt werden bei ei­ ner erkannten Abweichung der geregelten Ausgangsspannung von der zweiten Referenzspannung. Wenn die zweite Referenzspan­ nung fehlerhaft ist, nimmt zwar die geregelte Ausgangsspan­ nung noch die richtigen Werte an, es stellt sich aber trotz­ dem eine Abweichung der geregelten Ausgangsspannung zu der zweiten Referenzspannung ein, weswegen auch in diesen Falle eine Fehlerbehandlung durchgeführt wird.
Dies erweist sich als vorteilhaft gegenüber einer Schal­ tungsanordnung, bei der die geregelte Ausgangsspannung mit derselben Referenzspannung erzeugt wird, mit der in einem Komparator die geregelte Ausgangsspannung auf den richtigen Wert überprüft wird. Driftet hierbei die Referenzspannung weg, so ändern sich die Schwellen des Komparators im glei­ chen Sinne wie die geregelte Ausgangsspannung, so daß der Fehler nicht bemerkt wird. In dem beschriebenen hier vorlie­ genden Anwendungsfall kann dies aus den angeführten Gründen besonders kritisch sein. Es wird also die Ausfallsicherheit erhöht, weil ein Fehlerfall erkannt werden kann, bevor es zu einer Zerstörung von Bauteilen, insbesondere sicherheits­ kritischen Bauteilen, kommen kann.
Dies ist besonders vorteilhaft, wenn auch die Treiberstufen für die Verbraucher wie beispielsweise die Ventiltreiber bei einem ABS/ASR-System mit auf dem Chip integriert sind.
Bei der Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 wird auch die erste Referenzspannung verwendet, um die geregelte Ausgangsspannung zu überprüfen.
Damit kann beispielsweise festgestellt werden, ob die Span­ nungsregelung bei einer korrekt vorgegebenen ersten Refe­ renzspannung fehlerhaft arbeitet. Durch diese Maßnahme wird also die Erkennung von potentiellen Fehlern weiter verbes­ sert und damit weiterhin die Ausfallsicherheit des Systems erhöht.
Bei der Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 wird mittels der Ausgangsspannung eine weitere elektro­ nische Schaltung versorgt, wobei diese Schaltung mittels eines auf dem Chip der Schaltungsanordnung integrierten Watchdog-Schaltungsteiles überwacht wird, wobei der Oszilla­ tor des Watchdog-Schaltungsteiles mittels der zweiten Refe­ renzspannung versorgt wird.
Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere sichergestellt werden, daß die Kontrolle der weiteren elektronischen Schal­ tung in der Schaltungsanordnung unter Verwendung der zweiten Referenzspannung erfolgt. Wenn also aufgrund einer fehler­ haften ersten Referenzspannung an die weitere elektronische Schaltung eine fehlerhafte Spannung geliefert wird, kann dies aufgrund der von der weiteren elektronischen Schaltung an die Watchdog-Schaltung gelieferten Signale erkannt wer­ den. Ebenso kann von der Watchdog-Schaltung natürlich er­ kannt werden, wenn keine Signale mehr geliefert werden.
Bei der Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 werden bei einem durch den Watchdog-Schaltungsteil er kann­ ten Fehler Treiberstufen für externe Verbraucher abgeschal­ tet.
Dies erweist sich dann als besonders vorteilhaft, wenn diese Treiberstufen auf dem Chip integriert sind. Es wird dann durch diese Maßnahme eine Zerstörung des Chip sicher vermie­ den. Außerdem kann das System in einen Notlaufzustand umge­ schaltet werden.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 wird bei einem durch den Watchdog-Schaltungsteil erkannten Fehler eine Treiberstufe zur Einschaltung von Warnlampen aktiviert.
Dadurch ist ein Fehler und eine dadurch bedingte Abschaltung des Systems leicht erkennbar.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 ist die weitere elektronische Schaltung ein Mikroprozessor. Weiterhin er­ folgt die Überprüfung der Ausgangsspannung mittels der er­ sten Referenzspannung durch einen auf dem Chip der Schal­ tungsanordnung integrierten Komparator, wobei ein Reset des Mikroprozessors erfolgt, wenn von dem Komparator das Über- bzw. Unterschreiten eines bestimmten Schwellwertes erkannt wurde.
Es wird dadurch in einfacher Weise möglich, ohne größeren schaltungstechnischen Aufwand eine Überprüfung mit der er­ sten Referenzspannung vorzunehmen. Wenn diese erste Refe­ renzspannung als Vergleichsspannung zur geregelten Ausgangs­ spannung an den Eingang des Komparators gelegt wird und der Ausgang des Komparators auf einen Reset-Eingang des Mikro­ prozessors gelegt wird, erfolgt ein Reset des Mikroprozes­ sors, wenn von dem Komparator eine unzulässige Abweichung der geregelten Ausgangsspannung von der ersten Referenzspan­ nung festgestellt wird. Über den Reset-Eingang des Mikro­ prozessors erfolgt ein Reset der Mikroprozessors. Durch die­ sen Reset des Mikroprozessors werden dem Watchdog-Schal­ tungsteil keine Signale mehr zugeführt, so daß von dem Watchdog-Schaltungsteil der Schaltungsanordnung ein Fehler­ fall erkannt wird. Mittels dieses (von der zweiten Referenz­ spannung versorgten) Watchdog-Schaltungsteiles werden die weiteren entsprechenden Maßnahmen eingeleitet wie beispiels­ weise die Abschaltung der Treiberstufen von Verbrauchern und die Aktivierung eines Treibers zur Ansteuerung von Warnlam­ pen.
Mit geringem schaltungstechnischem Aufwand kann also eine Erkennung einer Fehlersituation mit einer Deaktivierung des Systems (Reset des Mikroprozessors, Deaktivierung von Ver­ brauchern) erfolgen.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 wird die Aus­ gangsspannung der Reglers einem Eingang eines Komparators zugeführt, dessen anderem Eingang die zweite Referenzspan­ nung zugeführt wird, wobei mittels des Komparators überwacht wird, ob ein bestimmter Schwellwert der Ausgangsspannung über- bzw. unterschritten wurde.
Dadurch wird unmittelbar der Pegel der Ausgangsspannung mit der zweiten Referenzspannung verglichen.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 werden bei einem durch den Komparator erkannten Über- bzw. Unterschreiten des bestimmten Schwellwertes Treiberstufen für externe Verbrau­ cher abgeschaltet.
Dies erweist sich dann als besonders vorteilhaft, wenn diese Treiberstufen auf dem Chip integriert sind. Es wird dann durch diese Maßnahme eine Zerstörung des Chip sicher vermie­ den. Außerdem kann das System in einen Notlaufzustand umge­ schaltet werden.
Bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 wird bei einem durch den Komparator erkannten Über- bzw. Unterschreiten des bestimmten Schwellwertes eine Treiberstufe zur Einschaltung von Warnlampen aktiviert.
Dadurch ist ein Fehler und eine dadurch bedingte Abschaltung des Systems leicht erkennbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine Schaltungs­ anordnung 1 zur Spannungsüberwachung einer geregelten Aus­ gangsspannung in einem Kraftfahrzeug, wobei die gezeigte Schaltungsanordnung 1 in einem ABS/ASR-System Verwendung findet.
In der Schaltungsanordnung stehen zwei voneinander unabhän­ gige Referenzspannungen 2 und 4 zur Verfügung. Ein Schal­ tungsteil 3 der Schaltungsanordnung 1 besteht aus einem Spannungsregler, dem über den Anschluß 5 der Schaltungsan­ ordnung 1 die Bordnetzspannung des Kraftfahrzeuges zugeführt wird sowie weiterhin die erste Referenzspannung entsprechend dem Block 2 in der Prinzipdarstellung der Figur. Von dem Schaltungsteil 3 wird die geregelte Ausgangsspannung an dem Anschluß 6 ausgegeben, die sowohl intern in der Schaltungs­ anordnung 1 als auch zur Spannungsversorgung externer Geräte zur Verfügung steht.
Einem Komparator 7 wird die erste Referenzspannung entspre­ chend dem Block 2 sowie die geregelte Ausgangsspannung von dem Ausgang 6 des Schaltungsteiles 3 zugeführt. Erkennt der Komparator 7 eine zu große Differenz zwischen seinen beiden Eingangsspannungen, erfolgt über den Ausgang des Komparators 7 ein Reset eines Mikroprozessors 8, indem ein entsprechen­ des Ausgangssignal des Komparators 7 einem Eingang des Mi­ kroprozessors 8 zugeführt wird. Dieser Mikroprozessor 8 stellt eine weitere elektronische Schaltung dar, die von der Schaltungsanordnung überwacht wird. Dazu weist die Schal­ tungsanordnung 1 ein Watchdog-Schaltungsteil 9 auf. Von dem Mikroprozessor 8 werden entsprechend der Darstellung der Verbindung 10 Signale an die Schaltungsanordnung 1 ausge­ geben, mittels denen ein möglicher Fehler des Mikroprozes­ sors 8 erkannt werden soll. Wenn also ein Reset des Mikro­ prozessors 8 erfolgt, werden keine Signale mehr über die Verbindung 10 ausgegeben, was von dem Watchdog-Schaltungs­ teil 9 als Fehler erkannt wird.
Der Oszillator 11 des Watchdog-Schaltungsteiles 9 wird mit der zweiten Referenzspannung 4 beaufschlagt, um die Oszilla­ tionsfrequenz des Watchdog-Schaltungsteiles 9 zu generieren. Weiterhin wird einem weiteren Komparator 12 sowohl die ge­ regelte Ausgangsspannung über den Ausgang 6 des Schaltungs­ teiles 3 als auch die zweite Referenzspannung entsprechend dem Block 4 zugeführt. Wird von dem Komparator 12 eine zu große Abweichung zwischen den beiden Eingangsspannungen festgestellt, wird über den Ausgang 13 des Komparators 12 ein entsprechendes Signal ausgegeben, mit dem der Haupttrei­ ber (Main Treiber) 14 sowie die Ventiltreiberausgänge 15 der Ventile in der Bremsanlage des mit einem ABS/ASR ausgestat­ teten Kraftfahrzeuges abgeschaltet werden. Weiterhin ist noch ein Treiber 16 vorhanden, der bei Auftreten dieses Si­ gnals aktiviert wird, so daß die entsprechenden Warnlampen angesteuert werden.
Die von dem Schaltungsteil 3 versorgten Teile der auf einem Chip integrierten Schaltungsanordnung 1 sind überspannungs­ fest, so daß eine sichere Abschaltung des Controllers auch bei durchgebranntem Spannungsregler gewährleistet ist.
Ebenso werden die Treiber angesteuert, wenn durch den Watchdog-Schaltungsteil 9 ein Fehler erkannt wird. Wie be­ schrieben kann dies erfolgen, wenn sich die von dem Mikro­ prozessor 8 gesendeten Signale ändern oder wenn sich die zweite Referenzspannung ändert, weil auch dies zu einer ge­ änderten Taktrate des Watchdog-Schaltungsteiles 9 führt, die wiederum als Fehler interpretiert wird.
Um im Fehlerfall eine sichere Ansteuerung der Warnlampen zu gewährleisten, sind die Warnlampen vollkommen unabhängig von den Spannungsreferenzen.
Bei der beschriebenen Schaltungsanordnung zeigt sich, daß Spannungsregler und Spannungsüberwachung keine Abhängigkei­ ten voneinander haben. Dies wird erreicht, in dem auf dem Chip zwei räumlich, mechanisch und elektrisch vollkommen unabhängige Spannungsreferenzen vorgesehen sind. Vorteilhaft kann die zweite Referenzspannung auch noch verwendet werden, um die Referenzströme zur Strombegrenzung der Ventile zu generieren.
Es wird mit einer solchen Schaltungsanordnung also möglich, eine Integration von Spannungsregler 3, Ventiltreiber 15 und Ladungspumpe 14 zur Ansteuerung des Halbleiter-Hauptrelais auf einem Chip zu integrieren bei einer hinreichenden Si­ cherheit im Fehlerfall.

Claims (9)

1. Schaltungsanordnung zur Spannungsüberwachung einer ge­ regelten Ausgangsspannung in einem Kraftfahrzeug, wobei die geregelte Ausgangsspannung auf das Überschreiten und/oder Unterschreiten bestimmter Schwellwerte über­ wacht wird (12), wobei der Schaltungsteil (3) zur Rege­ lung der Ausgangsspannung und der Schaltungsteil (12) zur Überwachung des Über- bzw. Unterschreitens der Schwellwerte auf einem Chip integriert sind, wobei die Regelung der Ausgangsspannung mit einer ersten Refe­ renzspannung (2) erfolgt und wobei das Überwachen des Über- bzw. Unterschreitens der Schwellwerte mit einer zweiten Referenzspannung (4) erfolgt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auch die erste Referenzspannung (2) ver­ wendet wird, um die geregelte Ausgangsspannung zu über­ prüfen (7).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Ausgangsspannung eine weitere elektronische Schaltung (8) versorgt wird, wo­ bei diese Schaltung (8) mittels eines auf dem Chip der Schaltungsanordnung integrierten Watchdog-Schaltungs­ teiles (9) überwacht wird, wobei der Oszillator (11) des Watchdog-Schaltungsteiles (9) mittels der zweiten Referenzspannung (4) versorgt wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem durch den Watchdog-Schaltungsteil (9) erkannten Fehler Treiber­ stufen (14, 15) für externe Verbraucher abgeschaltet werden.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem durch den Watchdog-Schaltungs­ teil (9) erkannten Fehler eine Treiberstufe (16) zur Einschaltung von Warnlampen aktiviert wird.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere elektronische Schaltung ein Mikroprozessor (8) ist, daß die Überprü­ fung der Ausgangsspannung mittels der ersten Referenz­ spannung (2) durch einen auf dem Chip der Schaltungs­ anordnung (1) integrierten Komparator (7) erfolgt, wo­ bei ein Reset des Mikroprozessors (8) erfolgt, wenn von dem Komparator (7) das Über- bzw. Unterschreiten eines bestimmten Schwellwertes erkannt wurde.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Schaltungsteiles (3) zur Regelung der Ausgangsspannung einem Eingang eines Komparators (12) zugeführt wird, dessen anderem Eingang die zweite Referenzspannung (4) zugeführt wird, wobei mittels des Komparators (12) überwacht wird, ob ein bestimmter Schwellwert der Aus­ gangsspannung über- bzw. unterschritten wurde.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem durch den Komparator (12) er­ kannten Über- bzw. Unterschreiten des bestimmten Schwellwertes Treiberstufen (14, 15) für externe Ver­ braucher abgeschaltet werden.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem durch den Komparator (12) er­ kannten Über- bzw. Unterschreiten des bestimmten Schwellwertes eine Treiberstufe (16) zur Einschaltung von Warnlampen aktiviert wird.
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