DE4329919A1 - Verfahren zum Betreiben eines Verbrauchers in einem Fahrzeug - Google Patents
Verfahren zum Betreiben eines Verbrauchers in einem FahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrau
chers in einem Fahrzeug gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Pa
tentansprüche.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 36 25 091 (US-PS
4 951 188) bekannt. Dort wird eine Endstufe in Brückenschaltung mit
vier Schaltelementen vorgeschlagen, wobei der Strom durch den im
Brückendiagonalzweig angeordneten Verbraucher erfaßt und mit vorge
gebenen Schwellwerten verglichen wird. Überschreitet der Strom durch
den Verbraucher einen vorgegebenen Maximalwert, so wird ein Kurz
schluß im Bereich des Verbrauchers angenommen und die Endstufe der
art abgeschaltet, daß sich ein Einschalttastverhältnis von 1% zur
Durchführung eines Notlaufbetriebs ergibt. Durch diese Vorgehenswei
se wird selbst bei kurzzeitigen Störungen, die beispielsweise durch
Störstrahlung entstehen können, die Endstufe abgeschaltet und ein
Notbetrieb eingeleitet. Dadurch wird die Verfügbarkeit der Vorrich
tung eingeschränkt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Betreiben
eines Verbrauchers anzugeben, bei der die Verfügbarkeit insbesondere
im Zusammenhang mit kurzzeitigen Störungen verbessert wird, ohne daß
die Betriebssicherheit der Vorrichtung beeinträchtigt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung soll die Vorrichtung zum
Betreiben eines Verbrauchers derart ausgestaltet werden, daß eine
Integration der gesamten Vorrichtung in einem Bauteil und dessen
Kopplung mit einem Mikrocomputer zur Ansteuerung eines elektrischen
Verstellmotor in Verbindung mit der Einstellung eines Leistungs
stellgliedes einer Brennkraftmaschine, wie eine Drosselklappe oder
eine Dieseleinspritzpumpe, ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise werden kurze Störungen im
Bereich einer Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrauchers erkannt,
sie führen jedoch nicht zwangsläufig zur Betriebsbeeinträchtigung,
so daß die Verfügbarkeit der Vorrichtung erheblich verbessert wird.
Besonders vorteilhaft ist, daß der Strom durch jedes Schaltelement
der Vorrichtung erfaßt und auf Überschreiten eines vorgegebenen
Maximalwertes überprüft wird.
Mit Überschreiten des Maximalstroms wird ein Zeitglied gestartet und
erst dann ein Fehler erkannt, wenn diese Überschreitung eine vorge
gebene Zeit lang andauert. Dadurch führen kurzzeitige Störungen
nicht zur Abschaltung der Vorrichtung. Die Fehlererkennung erfolgt
unabhängig von den getakteten Ansteuersignal.
Dadurch werden auch Fehler erkannt, wenn das Ansteuersignal ständig
High- oder Low-Pegel aufweist.
Vorteilhaft ist ferner, daß durch Zählen der erkannten kurzen Stö
rungen und durch Fehlerreaktion bei einer vorgegebenen Anzahl er
kannter Störungen die Betriebssicherheit der Vorrichtung nicht be
einträchtigt wird.
In diesem Zusammenhang ist ferner vorteilhaft, daß strombegrenzende
Mittel vorgesehen sind, welche den Strom durch das jeweilige Schalt
element auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzen, so daß eine
schnelle Reaktion auch bei kurzzeitigen Störungen erfolgt, die zwar
ungewollte Betriebszustände vermeidet, die Verfügbarkeit der Vorrich
tung jedoch nicht einschränkt, während eine längerfristige Überprü
fung durch Erfassung der Störungen und durch Zählen der erkannten
Störungen im länger andauernden Fehlerfall und/oder durch die Zeit
bedingung die Betriebssicherheit sicherstellt.
Besonders vorteilhaft ist bei einer getakteten Ansteuerung, daß das
während eines Ansteuerimpulses als fehlerhaft erkannte Schaltelement
mit dem nächsten Ansteuerimpuls wiedereingeschaltet wird, wenn der
Fehlerzähler den vorbestimmten Zählerstand nicht erreicht hat.
Ein Abwärtszählen des Fehlerzählers bei korrekt arbeitenden Schalt
elementen führt in vorteilhafter Weise dazu, daß verteilte Fehler,
welche zu verschiedenen Zeitpunkten während der Betriebsdauer des
Systems auftreten, nicht zu einem Abschalten führen.
Durch den vorteilhaften Aufbau der Ansteuervorrichtung wird eine In
tegration in ein Standard IC-Gehäuse ermöglicht, ohne bezüglich des
Funktionsumfangs Einschränkungen vornehmen zu müssen. Dies führt zu
einem sehr preiswerten und zuverlässigen Bauteil.
Besonders vorteilhaft ist neben der oben skizzierten Stromüberwa
chung mit den vorgesehenen Reaktionsmaßnahmen eine Ergänzung mit
weiteren Schutzmechanismen wie ein Unterspannungs-, Überspannungs-,
Übertemperaturschutz und/oder einer Überwachung der Spannung an der
Ladungspumpe der zur Versorgungsspannung schaltenden Schaltelementen.
Weiter vorteilhaft ist, daß ein Mikrocomputer unter bestimmten Vor
aussetzungen eine als defekt erkannte Ansteuervorrichtung wieder
einschalten kann, wobei der Fehlerzähler zurückgesetzt wird. Der
Mikrocomputer kann im Fehlerfall dann versuchen, die Endstufe einige
Male wieder zu starten.
Bei einer angenommenen Taktfrequenz des Rechners von 25 kHz ist der
Fehlerzähler nach 400 mikrosec. voll, wenn der Zähler z. B. bis 10
zählt. Dies bedeutet, daß bei einem vorübergehenden Fehlerfall (z. B.
EMV) im msec-Bereich der Zähler sofort voll wird. Daher ist es sinn
voll, daß der Mikrocomputer ein- bzw. mehrmals versucht, die Endstu
fe wieder zu starten, indem er den Fehlerzähler zurücksetzt. Diese
Vorgehensweise hat sich als äußerst vorteilhaft erwiesen.
Besondere Vorteile ergeben sich aus der erfindungsgemäßen Vorgehens
weise bei der Anwendung zur Ansteuerung eines Gleichstrommotors oder
eines Schrittmotors zur Betätigung eines Leistungsstellelements ei
ner Brennkraftmaschine.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsformen und aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge
stellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein
Übersichtsblockschaltbild eines mit der erfindungsgemäßen Vorrich
tung ausgestatten Steuersystems, während in Fig. 2 ein detaillier
teres Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Rahmen
eines ersten, in Fig. 3 im Rahmen eines zweiten Ausführungsbeispiels
dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt einen Mikrocomputer 10 sowie eine Vorrichtung 12 zum
Betreiben eines Verbrauchers 62. Der Mikrocomputer 10 verfügt über
die Eingangsleitungen 14 bis 16, die ihn mit Meßeinrichtungen 18 bis
20 verbinden. Eine erste Ansteuerleitung 22 und eine zweite An
steuerleitung 24 verbinden den Mikrocomputer 10 mit den Eingängen E1
bzw. E2 der Vorrichtung 12. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Ansteuerung eines Motors wird das dem Eingang E2 bzw. E1 zugeführte
Signal durch Invertierung des auf die Leitung 22 bzw. 24 abgegebenen
Signals gewonnen. Eine weitere Verbindungsleitung 26 verbindet den
Mikrocomputer 10 mit dem Eingang D1 der Vorrichtung 12. Ferner ver
bindet eine Verbindungsleitung 28 den Ausgang FF der Vorrichtung 12
mit dem Mikrocomputer 10. Ferner kann ein zweiter Mikrocomputer 11
vorgesehen sein, der über die Leitung 27 mit dem Eingang D2 der Vor
richtung 12 verbunden ist. Dieser zweite Mikrocomputer hat im bevor
zugten Ausführungsbeispiel andere Aufgaben (Bezineinspritzung und
Zündung). Zu diesem Zweck sind ihm Eingangsleitungen 1000 bis 1002
von Meßeinrichtungen 1004 bis 1006 zugeführt. Die Mikrocomputer 10
und 11 tauschen über ein Bussystem 1008 Informationen und Steuergrö
ßen aus.
Das in Fig. 1 dargestellte, bevorzugte Ausführungsbeispiel der Vor
richtung 12, welche vorteilhaft als integriertes Bauteil ausgeführt
ist, umfaßt eine Vollbrückenendstufe zur Ansteuerung eines elektro
magnetischen Verbrauchers, welcher in der Diagonalen der Brücken
schaltung angeordnet ist. Die dargestellte Brückenschaltung weist
vier Schaltelemente 30, 32, 34, 36 auf, welche in bevorzugten Aus
führungsbeispielen als MOS-Feldeffekttransistoren ausgeführt sind.
Dabei ist ein Anschlußpunkt des Schaltelements 30 ebenso wie ein An
schlußpunkt des Schaltelements 32 über die Leitung 38 bzw. 40 mit
dem positiven Pol 42 der Betriebsspannung verbunden. Der zweite An
schlußpunkt des Schaltelements 30 ist über eine Verbindungsleitung
44 mit dem ersten Anschlußpunkt des Schaltelements 34 verknüpft,
dessen anderer Anschlußpunkt wiederum über die Leitung 46 mit dem
negativen Pol 48 der Betriebsspannung verbunden ist. In vergleichba
rer Weise ist der zweite Anschlußpunkt des Schaltelements 32 über
die Leitung 50 mit dem ersten Anschlußpunkt des Schaltelements 36
verknüpft, dessen anderer Anschlußpunkt über die Leitung 52 auf den
negativen Pol 48 der Betriebsspannung geführt ist. Von der Verbin
dungsleitung 44 führt eine Leitung 54 über einen Stromerfassungs
widerstand 55 zum Anschlußpunkt 56 der Vorrichtung 12, während eine
Leitung 58 von der Leitung 50 zum zweiten Anschlußpunkt 60 der Vor
richtung 12 führt. Zwischen den Anschlußpunkten 56 und 60 ist der
Verbraucher 62 angeordnet.
Bei dem Verbraucher handelt es sich im bevorzugten Ausführungsbei
spiel um einen Gleichstrommotor, während in anderen Ausführungsbei
spielen in ebenso vorteilhafter Weise der Verbraucher 62 die Wick
lung eines Schrittmotors ist. Bei der Schrittmotoranwendung ist da
bei für jede Phase eine Vorrichtung 12 vorgesehen, die jeweils in
der gezeigten Weise mit den Mikrocomputern verbunden ist.
Jedem der Schaltelemente 30, 32, 34, 36 ist ein Ansteuerelement zu
deren Betätigung zugeordnet, die mit den Steueranschlüssen der
Schaltelemente verbunden sind. So verbindet die Leitung 64 das An
steuerelement 66 mit dem Schaltelement 30, die Leitung 68 das An
steuerelement 70 mit dem Schaltelement 34, die Leitung 72 das An
steuerelement 74 mit dem Schaltelement 32 sowie die Leitung 76 das
Ansteuerelement 78 mit dem Schaltelement 36. Der Aufbau der An
steuerelemente wird nachfolgend anhand Fig. 2 beschrieben.
Bei den Schaltelementen handelt es sich um sogenannten
currentsense-MOS-Fets. Diese verfügen über einen Ausgang, über den
ein den die Schaltelemente durchfließenden Strom repräsentierendes
Signal abgegeben wird. Diese Ausgangsleitungen sind auf das dem je
weiligen Schaltelement zugeordnete Ansteuerelement geführt. Die Meß
leitung 84 ist vom Schaltelement 30 auf das Ansteuerelement 66 ge
führt, die Meßleitung 88 vom Schaltelement 32 auf das Ansteuerele
ment 74, die Meßleitung 92 vom Schaltelement 34 zum Ansteuerelement
70 und die Meßleitung 96 vom Schaltelement 36 zum Ansteuerelement 78.
Den Ansteuerelementen sind im in Fig. 1 dargestellten bevorzugten
Beispiel zur Betätigung der jeweils zugeordneten Schaltelemente wei
tere Eingangsleitungen zugeführt. Das Ansteuerelement 66 ist über
die Leitung 98 mit dem Eingang E1 der Vorrichtung 12 verbunden. Fer
ner führt vom Eingang E1 der Vorrichtung 12 bzw. von der Leitung 98
eine Leitung 110 über einen nichtdargestellten Inverter zum An
steuerelement 70. Vom Eingang E2 führt eine Leitung 112 zum An
steuerelement 74, während vom selben Eingang bzw. von der Leitung
112 ausgehend eine Leitung 114 über einen nicht dargestellten Inver
ter zum Ansteuerelement 78 führt.
In einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann wie in Fig.
3 skizziert in herkömmlicher Weise die Schaltelemente 30 und 36 mit
E1, die Schaltelemente 32 und 34 mit E2 verbunden sein.
Ferner ist das Ansteuerelement 66 über eine Leitung 100 mit dem Ein
gang D1 der Vorrichtung 12 verbunden. In vergleichbarer Weise ist
der Eingang D1, gegebenenfalls ausgehend von der Leitung 100, mit
den anderen Ansteuerelementen 70, 74 und 78 verbunden, was in Fig. 1
mit dem gleichen Bezugszeichen verdeutlicht ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Mikrocompu
ter 11 vorhanden, welcher über den Eingang D2 der Vorrichtung 12,
in gleicher Weise mit den Elementen der Vorrichtung 12 verbunden ist
wie der Eingang D1 (siehe Leitung 101). Der Mikrocomputer hat aus
Sicherheitsgründen die Möglichkeit, die Endstufe ab- und wiederein
zuschalten. Der Rechner 11 steuert dabei die Endstufe nicht an, bei
ihm kann es z. B. um einen Rechner zur Steuerung von Benzinein
spritzung und/oder Zündung handeln. Die Eingangssignale auf den Ein
gängen D1 und D2 sind in der Vorrichtung 12 logisch ODER-verknüpft.
Ein weiterer Bestandteil der Vorrichtung 12 bildet die Überwachungs
einheit 80. Diese ist mehrfach mit den Ansteuerelementen verbunden,
was in Fig. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nur skizzenhaft verdeut
licht ist.
Eine Leitung 102 (FF) verbindet die Überwachungseinheit 80 mit den
Ansteuerelementen. Von der Leitung 102 führt ferner eine Leitung 103
zum Ausgang FF der Vorrichtung 12. Eine strichliert gezeichnete Ver
bindungsleitung 104 (FF2) verbindet in einem vorteilhaften Ausfüh
rungsbeispiel die Überwachungseinheit 80 mit allen Ansteuerelementen.
Ferner verbinden die Leitungen 118 (I1), 119 (I2), 1010 (I3), 1012
(I4) die Überwachungeinheit 80 mit den Ansteuerelementen 66, 70, 74,
78.
Ferner ist der Überwachungseinheit 80 die Leitung 106 zugeführt.
Diese verbindet die Einheit 80 mit einer Einheit 1014, die auch Be
standteil der Einheit 80 sein kann und weitere Fehlerüberwachungen
ausführt. Der Einheit 1014 wird über die Leitung 107 ein Maß für die
Betriebsspannung zugeführt, über eine Leitung 108 ein Maß für die
Temperatur der Vorrichtung 12 (des Chips, des Substrats), über die
Leitung 109 ein Maß für die Referenzspannung und über die Leitung
111 ein Maß für die Spannung der Ladungspumpe der Schaltelemente 30
und 32. In Vergleichselementen 1016, 1018, 1020, 1022 werden diese
Werte mit Ober- und/oder Untergrenzen verglichen, die jeweiligen
Ausgangssignale ODER-verknüft (Gatter 1024). Die Ausgangsleitung des
Gatters 1024 ist die Leitung 106.
Leitungen 120 und 122 verbinden die Überwachungeinheit 80 den Ein
gängen E1 und E2, ferner ist die Einheit 80 mit den Eingängen D1 und
D2 verknüpft (Leitungen 100, 101).
Die prinzipielle Funktionsweise der Anordnung in Fig. 1 wird nach
folgend anhand des bevorzugten Anwendungsfalles einer elektronischen
Motorleistungssteuerung zur Steuerung einer Drosselklappe einer
Brennkraftmaschine dargestellt. Dabei ist der Motor 62 bzw. der mit
der Wicklung 62 ausgestattete Schrittmotor mit der Drosselklappe
verbunden. Der Mikrocomputer 10 ermittelt auf der Basis der ihm über
die Eingangsleitungen 14 bis 16 von den Meßeinrichtungen 18 bis 20
zugeführten Betriebsgrößen, wie Fahrpedalstellung, Motordrehzahl,
Motortemperatur, etc., ein Ansteuersignal für die Vorrichtung, wel
ches über die Leitung 22 und 24 in Form eines pulsweitenmodulierten
Impulssignales zugeführt wird. Ein Sollwert für das Ansteuersignal
kann auch vom Mikrocomputer 11 geliefert werden, welches durch den
Rechner 10 im Rahmen einer Lageregelung eingestellt wird.
Die Ansteuersignale sind dabei invers zueinander. Mit anderen Worten
wird durch das an E1 anliegende Steuersignal entweder das Schaltele
ment 30 ein- , das Schaltelement 34 infolge des Inverters ausge
schaltet oder umgekehrt. In analoger Weise wird durch das am Eingang
E2 anliegende Signal gleichzeitig das Schaltelement 32 aus- und
durch den Inverter das Schaltelement 36 eingeschaltet. Dies erlaubt
einen schnellen Stromauf- und -abbau und somit eine genaue Positio
nierung des Motors.
Für den Normalbetrieb lassen sich folgende Betriebszustände der Vor
richtung 12 angeben:
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zum Schutz und zur Überwachung
der Vorrichtung 12 wird nachfolgend anhand von Fig. 2 dargestellt.
Fig. 2 zeigt eine detailliertere Darstellung der Überwachungsein
heit 80 sowie des Ansteuerelements 66. Sofern in Fig. 2 dieselben
Elemente wie in Fig. 1 beschrieben werden, tragen diese dieselben
Bezugszeichen und werden im folgenden nicht näher beschrieben.
Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß die Ausgestaltung des An
steuerelements 66 den Ausgestaltungen der in Fig. 2 aus Übersicht
lichkeitsgründen nicht dargestellten Ansteuerelementen 70, 74 und 78
entspricht. Auf die Darstellung des Eingangs E2 wurde in Fig. 2
ebenfalls aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet, da dieser im Zu
sammenhang mit der Darstellung am Schaltelement 30 keine Rolle
spielt. Bezüglich der Schaltelemente 32 und 34 muß daher anstelle
des Eingangs E1 der Eingang E2 entsprechend geschaltet werden.
Das Schaltelement 30 besteht in dem in Fig. 2 gezeigten bevorzugten
Ausführungsbeispiel aus einem MOS-Feldeffekttransistor 200, dessen
Gate-Anschluß mit der Leitung 64 und dessen Source- bzw. Drain-An
schluß mit der Leitung 38 bzw. 44 verbunden ist. Im Meßelement 82
wird der Strom IT durch den Transistor, beispielsweise durch ein
widerstandsbehaftetes Bauelement, erfaßt und über die Leitung 84 zum
Ansteuerelement 66 geführt. Alternativ kann in vorteilhafter Weise
auch ein sogenannter "current-sense-Mosfet" als Transistor einge
setzt werden, der über einen Strommeßausgang verfügt.
Das Ansteuerelement 66 ist dabei im wesentlichen aus drei Elementen
aufgebaut, einer Logikschaltung 202, einer Ansteuerschaltung 204 mit
Strombegrenzung und gegebenenfalls Ladungspumpe sowie einem Kompara
tor 206. Der Logikschaltung 202, welche im wesentlichen als
UND-Gatter ausgeführt ist, werden die Leitungen 98 vom Eingang E1,
die Leitung 100 von den im ODER-Gatter 201 zusammengeführten Eingän
gen D1 und D2, die Leitungen 102 und 104 von der Überwachungseinheit
80 sowie die Ausgangsleitung 208 des Komparators 206 zugeführt. Über
eine Leitung 210 ist die Logikschaltung 202 mit der Ansteuerschal
tung 204 verbunden, welcher ferner ebenso wie dem Komparator 206 die
Leitung 84 zugeführt ist. Die Ausgangsleitung der Ansteuerschaltung
204 bildet die Leitung 64, welche das Ansteuerelement 66 mit dem
Schaltelement 30 verbindet. Die Ausgangsleitung des Komparators 206
führt einerseits über die Leitung 208 zur Logikschaltung 202, ferner
über die Leitung 118 zur Überwachungseinheit 80.
Die Überwachungseinheit besteht im wesentlichen aus den folgenden
Baueinheiten: Auf-/Abwärtszählmittel (Fehlerzähler) 212 und die
Logikschaltung 214, welche im wesentlichen als ODER-Gatter ausge
führt ist.
Dem Zählmittel 212 wird die Leitung 120 vom Eingang E1 bzw. von der
Leitung 98, die Leitung 116 vom Eingang D1/D2 bzw. von der Leitung
100 sowie die Leitung 222 von der Logikschaltung 214 zugeführt. Die
Ausgangsleitung des Zählmittels 212 bzw. der Überwachungseinheit 80
bildet die Leitung 102, welche dem Ansteuerelement 66, dort der
Logikschaltung 202, zugeführt ist. Von der Leitung 102 führt die
Leitung 103 zum Ausgang FF der Vorrichtung 12.
Der Logikschaltung 214 wird die Leitung 118 vom Ansteuerelement 66
sowie entsprechende Leitungen 119, 1010 und 1012 von den Ansteuer
elementen 70, 74 bzw. 78 zugeführt.
Die Leitung 106 führt als Leitung 104 von der Überwachungseinheit 80
zum Ansteuerelement 66.
Wie oben erwähnt ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
2 lediglich im Zusammenhang mit dem Schaltelement 30 und dem An
steuerelement 66 dargestellt. In vollständiger Darstellung werden
die Leitungen 100, 102 und 104 nicht nur zum Ansteuerelement 66,
sondern auch zu den anderen Ansteuerelementen 70, 74 und 78 geführt.
Ferner wird der Überwachungseinheit 80 neben der Leitung 120 vom
Eingang E1 bzw. der Leitung 98 in einem vorteilhaften Ausführungs
beispiel die Leitung 122 vom Eingang E2 bzw. der Leitung 112/114 zu
geführt. Diese werden dem Zählmittel 212 beispielsweise über eine
ODER-Verbindung mit der Leitung 120 zugeführt, um eine Gleichbewer
tung der Fehlerzustände bei positiver und negativer Bestromung des
Verbrauchers 62 zu erreichen.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Anordnung nach Fig. 2 im
fehlerfreien Betrieb beschrieben.
Der Mikrocomputer 10 erzeugt zueinander inverse impulsförmige An
steuersignal, welche in einem Ausführungsbeispiel durch Invertierung
aus einem Signal gebildet werden, und gibt diese auf die Leitungen
22 und 24 an die Eingänge E1 und E2 des Bauteils 12 ab. Im fehler
freien Betrieb sind die an der Logikschaltung 202 anliegenden Signa
le dergestalt, daß das pulsweitenmodulierte Eingangssignal, welches
über die Leitung 98 dem Ansteuerelement 66 zugeführt wird, auf die
Leitung 210 weitergeführt wird. In der Ansteuerschaltung 204 wird
das pulsweitenmodulierte Ansteuersignal, welches über die Lei
tung 210 zugeführt wird, zur Ansteuerung des Transistors aufberei
tet. Beispielsweise umfaßt die Schaltung 204 eine Spannungsüberhö
hungsschaltung (Ladungspumpe), welche das Ein- bzw. Ausschalten des
Transistors sicherstellt. Der Transistor wird somit entsprechend dem
pulsweitenmodulierten Ansteuersignal getaktet ein- bzw. ausgeschal
tet. Invers und synchron dazu wird das Schaltelement 34 aus- bzw.
eingeschaltet. Durch das Eingangssignal am Eingang E2 werden die
Schaltelemente 32 und 36 wie oben dargestellt betätigt, so daß durch
den Verbraucher 62 ein der Impulsbreite des pulsweitenmodulierten
Signals entsprechender mittlerer Strom fließt, durch welchen die
Positionierung bewerkstelligt wird.
Im Betrieb können verschiedene Fehlerarten auftreten. Besonders ge
fährlich sind Kurzschlüsse oder kurzschlußartige Fehlerzustände,
welche beispielsweise als Kurzschluß im Verbraucher 62 oder einer
der Zuleitungen zum Verbraucher 62 gegen Masse oder Betriebsspannung
auftreten können. Ferner kann ein undefiniertes Verhalten des Ver
brauchers bei Unterschreiten einer vorgegebenen Minimalschwelle
durch die Betriebsspannung oder bei Überschreiten einer Maximal
schwelle der Betriebs- und Referenzspannungen auftreten. Ferner kön
nen bei thermischer Belastung des Bauelements 12 ungewollte Be
triebszustände auftreten.
Für die genannten Fehlerarten sind erfindungsgemäß im Bauelement 12
Schutzmechanismen vorgesehen.
Ausgangspunkt des Kurzschlußschutzes ist die Erfassung des Stroms
durch die Schaltelemente. Dabei ist jedem Schaltelement ein Strom
meßelement zugeordnet, im Beispiel der Fig. 2 das Meßelement 82.
Der erfaßte Strom wird einerseits zum Ansteuerelement 204 geführt,
welches eine Strombegrenzungsschaltung aufweist (beispielsweise rea
lisiert durch Dioden), welche das Ansteuersignal im Sinne einer
Strombegrenzung auf einen vorgegebenen Maximalwert ITmax beein
flußt. Diese Maßnahme stellt eine schnelle Begrenzung des Stromes im
Bereich von zwei bis fünf Mikrosekunden dar. Ferner wird der Strom
meßwert dem Komparator 206 zugeführt, welcher den Strom mit einem
vorgegebenen Maximalwert vergleicht. Überschreitet der Strom diesen
Maximalwert, bzw. ist er diesem Maximalwert gleich (Strombegren
zung), so ändert der Komparator 206 an seinem Ausgang den Signalpe
gel. Dadurch verhindert die Logikschaltung 202, daß das über die
Leitung 98 zugeführte Ansteuersignal auf die Leitung 210 gelangt.
Daraufhin wird vom Komparator 206 über die Leitung 118 und die
Logikschaltung 214 der Fehlerzähler um 1 erhöht. Dieser langsamere
Schaltungsteil führt somit zu einer Abschaltung des Transistors über
die Logikschaltung 202.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Maximalwerte der
Strombegrenzungsschaltung und des Komparators betragsmäßig verschie
den, wobei der Maximalwert des Komparator kleiner als der der Strom
begrenzung ist.
Durch Abschalten des Transistors sinkt der durch ihn fließende
Strom, so daß das Komparatorausgangssignal seinen Pegel wieder wech
selt. Dadurch wird es ermöglicht, daß beim nächsten Impuls des An
steuersignals, welcher über die Leitung 98 auf die Logik 202 geführt
wird, ein erneuter Einschaltversuch des Transistors durchgeführt
wird. Ist der Kurzschluß weiterhin vorhanden, so wird gemäß den obi
gen Ausführungen der Transistor wieder abgeschaltet und der Zähler
212 um 1 erhöht. Erreicht der Fehlerzähler einen bestimmten Wert,
beispielsweise 10, so wechselt er den Pegel auf seiner Ausgangslei
tung 102, so daß einerseits der Transistor über die Logikschaltung
202 dauerhaft abgeschaltet wird, d. h., ein Impuls des Eingangs
signals führt nicht zu einem Wiedereinschaltversuch des Schaltele
ments, andererseits über die Ausgangsleitung 103 und 28 eine Fehler
meldung an den Mikrocomputer übersandt wird. Bemerkenswert dabei
ist, daß in diesem Fall über die Leitung 102 nicht nur das
Schaltelement 30, sondern alle Schaltelemente abgeschaltet wer
den, während das Ausgangssignal des Komparators 206 lediglich die
Abschaltung des diesem Komparator zugeordneten Schaltelements be
wirkt.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß nach Überschreiten von Imax
durch den Strom den Transistor zunächst eine Strombegrenzung akti
viert wird und dann durch Verknüpfung des Ansteuersignals E1 bzw. E2
mit dem Stromkomparator der Fehlerzähler gesetzt wird.
Wird beim Ausschalten des Transistors erkannt, daß der Fehler nicht
mehr vorhanden ist, so wird der Fehlerzähler 212, wenn sein Zähler
stand größer Null ist, über die Leitung 120 durch den Impuls des An
steuersignals um 1 zurückgesetzt. Dadurch wird vermieden, daß eine
ungewollte Aufaddierung von "Einzel-Kurzschlüssen" über einen langen
Zeitraum zur Abschaltung des Bauelements 12 führt.
In einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird der Fehler
zähler beim nächsten Wiedereinschaltversuch des Transistors, wenn
kein Fehler mehr vorliegt und der Zählerstand größer Null ist, zu
rückgesetzt.
Der Logikschaltung 214 werden die Komparatorausgangsleitungen 119,
1010 und 1012 der anderen Schaltelemente der Vollbrückenendstufe zu
geführt. Da die Logikschaltung 214 im wesentliche eine logische
ODER-Funktion darstellt, führt jeder Einzelfehler an einem der Tran
sistoren zur Beeinflussung des Fehlerzählers 212. Dies bedeutet, daß
im Fehlerzähler die Fehlerzustände der Schaltelemente aufaddiert
werden, d. h., daß jeder der vier Schaltelemente im Kurzschlußfall
den Fehlerzähler erhöhen kann. Dies verbessert die Betriebssicher
heit erheblich, da kritische Fehlerzustände z. B. im Bereich des Ver
brauchers sehr schnell zu Reaktionen führen, ohne daß die Verfügbar
keit bei Einzelfehler eingeschränkt werden muß.
Ein Wiedereinschalten der Endstufe ist nur über den Eingang D1 oder
D2 möglich, welche durch einen entsprechenden Flankenwechsel durch
den Mikrocomputer 10 oder 11 den Fehlerzähler zurücksetzen und die
Logikschaltung 202 wieder aktiviert. Dies kann beispielsweise da
durch geschehen, daß der Mikrocomputer die über den Ausgang FF zuge
führte Fehlerinformation auswertet und dann nach vorgegebenen Krite
rien entscheidet, ob das Bauelement 12 wieder eingeschaltet werden
soll oder nicht.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß kurze Störungen, z. B.
durch Störstrahlung, nicht zum Abschalten der gesamten Endstufe füh
ren.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer elektronischen Drosselklap
pensteuerung wird die Endstufe mit einer Frequenz von ca. 15 bis 25
kHz betrieben, so daß die Ein- und Ausschaltzeiten des pulsweitenmo
dulierten Signals sehr kurz werden können. Die vorgestellte Art des
Kurzschlußschutzes ist für diese Umgebung geeignet. Ferner ermög
licht das beschriebene Verfahren auch die Erkennung von Kurzschlüs
sen, die nur im Ansteuerfall auftreten, wie z. B. ein Kurzschluß des
Verbrauchers 62 nach Masse.
Ferner können weitere Schutzmechanismen vorgesehen sein.
Über die Leitung 108 wird der Einheit 1014 ein Temperatursignal zu
geführt, welches die Temperatur des Bauelements 12 repräsentiert.
Dieser thermische Schutz deckt den Fehlerfall ab, daß das pulswei
tenmodulierte Signal die Schaltelemente 30 innerhalb einer Zeit
kleiner als 2 bis 5 Mikrosekunden ansteuert, so daß der oben darge
stellte Schutzmechanismus nicht ansprechen kann. Im Schaltkreis 1022
wird daher das über die Leitung 108 zugeführte Temperatursignal mit
einem Schwellwert verglichen, so daß bei Übertemperatur ein ent
sprechender Signalwechsel folgt, welcher über das Gatter 1024, die
Leitung 106 und die Leitung 104 zum Sperren der Logikschaltung 202
und zum Abschalten des Schaltelements 30 sowie der anderen vier
Schaltelemente führt.
Um einen Betrieb der Anordnung bei Betriebsspannungen außerhalb ei
nes vorgegebenen Bereichs zu vermeiden, wird über die Leitung 107
die Betriebsspannung dem Schaltkreis 1016 zugeführt, welcher die Be
triebsspannung mit Minimal- bzw. Maximalschwellen vergleichen. Wird
eine dieser Schwellen unter- bzw. überschritten, so wird über das
Gatter 1024, die Leitung 106 und die Leitung 104 ein Sperren der
Endstufe, d. h., ein Sperren der Ansteuerung des Schaltelements 30
sowie der anderen drei Schaltelemente, durchgeführt.
Dabei kann in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel bei Übertem
peratur oder Über- oder Unterspannung der Fehlerzähler auf einen
vorgegeben Wert gesetzt werden, der dem Mikrocomputer mitgeteilt ei
ne Grundlage zur Wiedereinschaltung der Endstufe bilden kann, so daß
dieser z. B. bei Übertemperatur die Endstufe nach einer vorgegebenen
Zeit wiedereinschaltet.
Diese drei Schutzmechanismen können einzeln oder zusammen mit dem
beschriebenen Kurzschlußschutz kombiniert werden. Ferner kann in
analoger Weise die Spannung an der Ladungspumpe sowie die Logikre
ferenzspannung ausgewertet werden.
Besonders vorteilhaft ist ein integriertes Bauelement für eine Voll
brückenendstufe zur Ansteuerung eines elektrischen Motors, welches
wenigstens über zwei Eingänge E1 und E2 sowie die den Eingang D1
oder D2 und den Ausgang FF zur Verbindung mit einem Mikrocomputer
umfaßt und die dargestellten Schutzfunktionen enthält.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Maßnahmen vorgesehen,
die zur einer Abschaltung der Stromversorgung der Endstufe durch den
Mikrocomputer im Fehlerfall, wenn auf der Leitung 28 eine Fehlerin
formation übermittelt wird, führen.
In Fig. 3 ist im Rahmen einer zweiten bevorzugten Realisierung eine
weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorgehensweise darge
stellt. Dabei wird das oben dargestellte zweite Ansteuerungsprinzip
für die vier Schaltelemente angewendet, wobei durch das Ansteuer
signal am Eingang E1 die Schaltelemente 30 und 36, über das An
steuersignal des Eingangs E2 die Schaltelemente 32 und 34 betätigt
werden. Dabei können die impulsförmigen Ansteuersignale am Eingang
E1 und E2 zueinander invers sein. Die Invertierung des Eingangs
signals am Eingang E1 kann dann sowohl vorzugsweise im Mikrocomputer
10 als auch durch entsprechende Vorrichtungen in der Vorrichtung 12
selbst durchgeführt werden. Die vorstehend beschriebene Invertierung
beispielsweise des Signals vom Eingang E1 zur Ansteuerung des
Schaltelements 34 entfällt.
Die in Fig. 3 mit denselben Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und
2 beschriebenen Elemente haben die gleiche Wirkungsweise wie dort
dargestellt und werden im folgenden daher nicht näher beschrieben.
Ferner ist zu erwähnen, daß in Fig. 3 Schaltelement und Ansteuer
element aus Übersichtlichkeitsgründen in einem Element zusammenge
faßt sind.
Die Eingangsleitung 300 vom Eingang E1 der nicht dargestellten Vor
richtung 12 führt auf das Ansteuer- und Schaltelement 33, 66, auf
das Ansteuer- und Schaltelement 36, 78 sowie auf die Überwachungs
einheit 80. Ebenso führt die Eingangsleitung 302 vom Eingang E2 zum
Ansteuer- und Schaltelement 32, 74, zum Ansteuer- und Schaltelement
74, 70 sowie zur Überwachungseinheit 80. Wie in Fig. 2 wird jedem
Ansteuer-/Schaltelement eine Fehlerleitung 102 zugeführt. Ferner
wird von jedem Ansteuer-/Schaltelement eine Leitung zur Überwa
chungseinheit 80 geführt, welche ein Überschreiten des vorgegebenen
Maximalstroms anzeigt. Dies sind die in Fig. 1 angegebenen Leitun
gen 118, 119, 1010 sowie 1012.
Ferner weist die Überwachungseinheit 80 die Eingangsleitungen 100
und 101 von den Eingängen D1 und D2 auf, eine Eingangsleitung 107,
auf der ein das Über- bzw. Unterschreiten von vorgegebenen Grenzwer
ten durch das die Batteriespannung repräsentierende Signal zugeführt
wird, eine Leitung 108, welche ein Signal zuführt, das das Über
schreiten einer vorgegebenen Chip-Temperatur anzeigt, eine Leitung
111, welche ein ein Unterschreiten der Spannung an der Ladungspumpe
der Schaltelemente 30 und 32 anzeigendes Signal führt, sowie eine
Leitung 109, auf welcher ein Signal zugeführt wird, welches das Un
terschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts durch die die Logikbau
teile der Endstufe versorgende Referenzspannung anzeigt.
Das Prinzip des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels der
Überwachung beruht darauf, daß die beiden Halbbrücken (Schaltelemen
te 30 und 36 bzw. Schaltelemente 32 und 34) getrennt voneinander
überwacht werden. Zu diesem Zweck wird die Leitung 118 und 1012 in
der Überwachungseinheit 80 auf ein ODER-Gatter 304 geführt, dessen
Ausgangsleitung 306 einmal einem Zeitglied 308, zum anderen dem in
krementierenden Eingang 310 eines Zählmittels 312 zugeführt wird.
Dem Dekrementiereingang 314 des Zählmittels 312 wird die Leitung 300
vom Eingang E1 zugeführt. Die Ausgangsleitung 316 des Zeitglieds 308
sowie die Ausgangsleitung 318 des Zählmittels 312 sind auf ein wei
teres ODER-Gatter 320 geführt, dessen Ausgangsleitung 322 auf ein
drittes ODER-Gatter 324 führt. Dessen Ausgangsleitung 326 führt auf
den Takteingang 328 eines D-Flip-Flops 330. Entsprechend führt be
züglich der zweiten Halbbrücke (Schaltelemente 32 und 34) die Lei
tung 1010 sowie 119 auf ein ODER-Gatter 332, dessen Ausgangsleitung
auf ein Zeitglied 336 sowie auf den Inkrementiereingang 338 eines
Zählmittels 340 führt. Dem Dekrementiereingang 342 des Zählmittels
340 ist die Leitung 302 vom Eingang E2 zugeführt. Die Ausgangslei
tung 344 des Zeitglieds 336 sowie die Ausgangsleitung 346 des Zähl
mittels 340 führt auf ein ODER-Gatter 348, dessen Ausgangsleitung 350
wiederum auf das ODER-Gatter 324 führt. Dem D-Eingang des
Flip-Flops 330 ist eine Leitung 352 zugeführt, welche auf logisch 1
festgeklemmt ist. Die am Ausgang Q des Flip-Flops 330 anbindende
Ausgangsleitung 354 führt auf ein NOR-Gatter 356, dessen zweite Ein
gangsleitung 358 von einem weiteren ODER-Gatter 360 zugeführt ist.
In dem ODER-Gatter 360 werden die Eingangsleitungen 100, 101, 107,
108, 109, 111 logisch miteinander verknüpft. Die Leitung 358 führt
ferner auf die Rücksetz-Eingänge des Flip-Flops 330 sowie der Zähl
mittel 340 und 312. Die Ausgangsleitung des NOR-Gatters 356 bildet
die Ausgangsleitung 102 der Überwachungseinheit 80, welche einer
seits den Ansteuer-/Schaltelementen, andererseits dem Ausgang FF der
Vorrichtung 12 zugeführt ist.
Die Funktionsweise der Anordnung nach Fig. 3 ergibt sich wie folgt.
Jedes Schaltelement ist vorzugsweise in Form eines current-sense-FET
ausgeführt, und übermittelt über den entsprechenden Ausgang seines
Ansteuerelements ein Überschreiten des intern vorgegebenen Maximal
stroms. Somit wird jedes Schaltelement auf Überstrom überwacht.
Übersteigt der Strom durch ein Schaltelement den eingegebenen Maxi
malwert, so wird ein entsprechendes Signal über die Leitungen 118,
1012, 1010 oder 119 an die Überwachungseinheit 30 übermittelt, dort
über das entsprechende ODER-Gatter 304, 332 einmal zum Starten des
Zeitglieds 308 bzw. 336, zum anderen zum Inkrementieren des Zählmit
tels 312 bzw. 340 geführt. Der Strom durch das Schaltelement wird
dann im Ansteuerelement, wie anhand Fig. 2 dargestellt, auf einen
Maximalwert begrenzt. Wesentlich ist, daß jeder Halbbrücke nur ein
Zeitglied und ein Zählmittel zugeordnet ist, so daß Überströme in
Schaltelementen einer Halbbrücke jeweils einzeln als auch in Kombi
nation zur Fehlerüberwachung herangezogen werden. Das Zeitglied 308
bzw. 336 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn das Überstromsignal eines
der Schaltelemente einer Halbbrücke oder beider Schaltelemente in
ihrer zeitlichen Summe einen bestimmten Wert, beispielsweise 50
Mikrosekunden, übersteigt. Dieses Ausgangssignal wird über die Lei
tung 316 bzw. 344, das ODER-Gatter 320 bzw. 348, die Leitung 322
bzw. 350, das ODER-Gatter 324 sowie die Leitung 326 auf den Taktein
gang 328 des Fehler-Flip-Flops 330 geführt. Dort wird durch den Pe
gelwechsel am Eingang 328 ein Pegelwechsel am Ausgang Q erzeugt, was
über die Leitung 354 und das NOR-Gatter 356 zu einem Pegelwechsel
auf der Ausgangsleitung 102 und somit zum Setzen des Fehlerflags FF
führt. Das Setzen des Fehlerflags FF führt zum Abschalten aller
Schaltelemente über die Leitung 102 sowie zur Fehlermeldung über
die Leitung 28 an den Mikrocomputer 10. Dabei werden die beiden
Halbbrücken alternativ zueinander ausgewertet, so daß ein Fehler
dann erkannt werden kann, wenn entweder ein Schaltelement einer
Halbbrücke, beide Schaltelemente einer Halbbrücke oder in beiden
Halbbrücken ein Schaltelement fehlerhaft ist. Ein Überstromfehlerzu
stand kann jedoch gemäß dieser Vorgehensweise nur dann erkannt wer
den, wenn die Periodendauer des getakteten Ansteuersignals größer
ist als die in den Zeitgliedern 308 bzw. 336 vorgegebene Zeitdauer,
da nach Abschluß der aktiven Phase des getakteten Ansteuersignals
die entsprechenden Schaltelemente ausgeschaltet und somit die Über
stromerkennung ausfällt. Um auch diesen Betriebszustand zu beherr
schen, sind Zählmittel 312 und 340 vorgesehen, welche in bekannter
Weise mit jedem erkannten Überstrom inkrementiert, mit jedem An
steuerimpuls oder einer vorgegebenen Vielzahl von Ansteuerimpulsen
dekrementiert werden, wenn kein Fehler vorliegt. Dabei können vor
teilhafterweise die Ansteuerfrequenzen halbiert werden, so daß der
Fehlerzähler nur bei jeder zweiten Periode dekrementiert wird. Über
schreitet der Fehlerzählerinhalt den entsprechenden Grenzwert, so
geben die Zählmittel über ihre Ausgangsleitungen entsprechende
Signale ab, welche zum Setzen des Fehlerflags FF in der oben be
schriebenen Art und Weise führen.
Durch die Zeitglieder wird die Fehlererkennung unabhängig vom An
steuersignal durchgeführt. Selbst wenn an den Eingängen E1 oder E2
ständig ein Einschaltsignal für die Schaltelemente auftritt und
während dieses Zustandes ein Kurzschluß auftritt, wird nach Ablauf
der vorgegebenen Zeit die Endstufe abgeschaltet und das Fehlerflag
gesetzt. Dabei ist die integrierte Endstufe derart ausgelegt, daß
während der vorgegebenen Zeit von vorzugsweise 50 Mikrosekunden die
Endstufe den auf Maximalstrom begrenzten Strom verträgt. Neben den
beschriebenen Überwachungsmaßnahmen sind gemäß Fig. 3 weitere Funk
tionen vorgesehen. Erstens kann die Endstufe über die Eingänge D1
und D2 abgeschaltet werden und über die Leitung 358 das Fehlerflag
FF gesetzt werden. Zweitens kann ein Flankenwechsel auf den Leitun
gen 100 oder 101 im Fehlerfall zum Rücksetzen der Zähler und des
Flip-Flops 330 führen und die Endstufe aktiviert werden.
Ferner sind weitere Überwachungsmaßnahmen vorgesehen, welche die Be
triebsspannung, die Logik-Referenzspannung, die Ladungspumpenspan
nung sowie die Chip-Temperatur auf bestimmte Grenzwerte überwachen.
Dies erfolgt in separaten Vergleichseinrichtungen, die aus Über
sichtlichkeitsgründen in Fig. 3 nicht dargestellt sind. Die Be
triebsspannung UBat wird auf einen unteren und gegebenenfalls oberen
Grenzwert überwacht. Unterschreitet die Betriebsspannung diesen
Grenzwert, so wird durch ein entsprechendes Signal auf der Leitung
107 über die Leitung 358 sowie den Rücksetzeingang des Flip-Flops
330 das Fehlerflag FF gesetzt. Ebenso wird die Logik-Referenzspan
nung US auf einen unteren Grenzwert überwacht. Unterschreitet die
Referenzspannung diesen Grenzwert, so wird infolge eines entspre
chenden Signals auf der Leitung 109 die Endstufe abgeschaltet. Die
Überwachung der Ladungspumpenspannung auf einen unteren Grenzwert
führt zum gleichen Ergebnis und hat wie die Überwachung der Be
triebsspannung insbesondere im Einschaltvorgang eine große Bedeu
tung. Während des Einschaltvorgangs sinkt die Betriebsspannung unter
den Grenzwert, während die Ladungspumpenspannung erst nach dem
Einschalten von Null aus steigt, so daß auch diese unter einem
Grenzwert liegt. Dadurch werden die entsprechenden Signale auf den
Leitungen 107 und 109 erzeugt, was zu einem Rücksetzen der
Zählmittel 312, 340 sowie des Flip-Flops 330 führt. Es wird somit
ein definierter Ausgangszustand der Endstufe erreicht. Eine weitere
Überwachung betrifft die Chip-Temperatur. Überschreitet sie einen
bestimmten Wert, so wird die Endstufe auf die vorstehend
beschriebene Weise abgeschaltet.
Neben den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen können die
beschriebenen Einzelüberwachungsmaßnahmen in beliebiger Kombination
eingesetzt werden. Es kann also eine Endstufe vorgesehen sein, in
welcher nur die Zeitgliedüberwachung oder nur die Fehlerzählerüber
wachung vorgesehen ist, ferner kann es Endstufen geben, welche eine
Halbbrückenüberwachung oder eine Einzelschaltelemente-Überwachung
vornehmen. Ferner kann auf die Aktivierung der Endstufe über externe
Eingänge verzichtet werden oder bezüglich der Überwachungen von Be
triebsgrößen der Endstufe die geeigneten ausgewählt werden. Es kann
auch jedem Schaltelement ein Zeitglied und/oder Fehlerzähler zuge
ordnet sein.
Claims (14)
- l. Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrauchers in einem Fahrzeug,
- - mit wenigstens zwei Schaltelementen, welche durch wenigstens ein Ansteuersignal betätigt werden und den Stromfluß durch den Verbrau cher beeinflussen,
- - mit Mitteln, insbesondere ein Mikrocomputer, zur Erzeugung des wenigstens einen Ansteuersignals,
- - mit Mitteln zur Überwachung der Funktionsfähigkeit der Vorrichtung,
- dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Strom durch jedes Schaltelement erfaßt und jeweils einzeln auf das Erreichen bzw. Überschreiten eines vorgegebenen Wertes überwacht wird, wobei Fehlerreaktionen dann erfolgen, wenn das Erreichen bzw. Überschreiten des vorgegebenen Wertes bei einem oder mehreren Schaltelementen für eine vorgegebene Zeitdauer festgestellt wurde.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das An steuersignal ein pulsweitenmoduliertes Signal ist, das über Ansteu erelemente dem jeweiligen Schaltelement zugeführt wird.
- 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß bei Überschreiten des durch das jeweilige Schalt element fließenden Stroms die Ansteuerelemente derart aufgebaut sind, daß eine interne Strombegrenzung durch Beeinflussung des An steuersignals vorgenommen wird.
- 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß bei Überschreiten eines Maximalwertes durch den Strom durch ein Schaltelement ein Zählmittel um 1 erhöht wird und/oder ein Zeitglied gestartet.
- 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß bei erkanntem Fehlerzustand eines Schaltelements beim nächsten Ansteuerimpuls des Ansteuersignals das jeweilige Schaltelement wieder eingeschaltet wird.
- 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß bei Nichtvorliegen eines Fehlerzustandes durch die Ansteuerimpulse das Zählmittel um 1 erniedrigt wird.
- 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Fehlersignal erzeugt wird, wenn der Zählmit telstand einen vorbestimmten Wert überschreitet und/oder wenn eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist, was zu einem vollständigen Abschal ten der Vorrichtung führt.
- 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Schutz gegen Übertemperatur, Unterspannung bzw. Überspannung der Betriebsspannung und/oder der Logik-Referenz spannung , Unterspannung eine die Schaltelemente ansteuernde La dungspumpe vorgesehen ist.
- 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Wiedereinschalten der Vorrichtung durch den Mikrocomputer vorgesehen ist.
- 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Vollbrückenendstufe vorgesehen ist, wobei je der Halbbrücke ein Zeitglied und/oder ein Zählmittel zugeordnet ist und Fehler erkannt werden, wenn in einem oder in beiden Schaltele menten der Maximalstrom überschritten wird.
- 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Fehler in einem rücksetzbaren Fehlerspeicher gespeichert wird, der vom Mikrocomputer rückgesetzt werden kann.
- 12. Vorrichtung zur Betreiben eines Verbrauchers in einem Fahrzeug,
- - mit einer Vollbrückenendstufe zur Ansteuerung eines elektrischen Motors zur Betätigung eines Leistungsstellelementes einer Brenn kraftmaschine, wie eine Drosselklappe oder eine Einspritzpumpe,
- - wobei der Endstufe wenigstens ein pulsweitenmoduliertes impulsför miges Ansteuersignal von einem Mikrocomputer zugeführt wird,
- dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Vorrichtung ein integriertes Bauelement darstellt, welches we nigstens einen Ansteuereingang (E1, E2), einen enable/disable-Ein gang (D), Anschlüsse für den elektrischen Motor und einen Ausgang (FF) für die Fehlerinformation aufweist und mit einem Mikrocomputer koppelbar ist,
- - wobei der Strom durch jedes Schaltelement erfaßt und überwacht wird, bei Überschreiten des Maximalstroms eine interne Strombegren zung sowie ein Abschalten des jeweiligen Schaltelements der Voll brückenendstufe vorgenommen wird und ein Fehlerzustand erst dann un ter Abschalten der Endstufe erkannt wird, wenn Fehlerzustände bei wenigstens einem Schaltelement eine vorgegebene Zeitlang erkannt wurden.
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