EP1904864A1 - Device for triggering an electromagnetic actuator, and method for testing a first inductor of an electromagnetic actuator - Google Patents

Device for triggering an electromagnetic actuator, and method for testing a first inductor of an electromagnetic actuator

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Publication number
EP1904864A1
EP1904864A1 EP06763696A EP06763696A EP1904864A1 EP 1904864 A1 EP1904864 A1 EP 1904864A1 EP 06763696 A EP06763696 A EP 06763696A EP 06763696 A EP06763696 A EP 06763696A EP 1904864 A1 EP1904864 A1 EP 1904864A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inductance
resonant circuit
switch
circuit
capacitor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06763696A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hartmut Schumacher
Thomas Kottke
Jens Wirth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1904864A1 publication Critical patent/EP1904864A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2829—Testing of circuits in sensor or actuator systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/80—Head-rests
    • B60N2/888—Head-rests with arrangements for protecting against abnormal g-forces, e.g. by displacement of the head-rest
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/72—Testing of electric windings

Definitions

  • the invention is based on a device for controlling an electromagnetic actuator or a method for testing a first inductance of an electromagnetic actuator according to the preamble of the independent claims.
  • the inventive device for controlling an electromagnetic actuator or the method for testing a first inductance of an electromagnetic actuator with the features of the independent claims have the advantage that the inductance is monitored or tested by means of a resonant circuit and thus a more accurate determination of the inductance possible and better monitoring of the electromagnetic actuator is achieved.
  • a precise characterization of the inductance is possible. If the inductance corresponds to predetermined parameters, the frequency of the resonant circuit is within predetermined tolerances. In the event of a defect in the inductance, for example due to reduced inductance or short-circuit circuit between coil turns, the frequency of the resonant circuit is correspondingly outside these tolerances.
  • this measurement result can then be permanently stored in a memory, for example a fault memory or a crash recorder. This is particularly useful for demonstrating a function of the actuator.
  • the invention is therefore based on the idea that an inductance can be characterized particularly precisely as part of a resonant circuit, if the other parameters of the other components of the resonant circuit are known.
  • test circuit which is coupled to the inductance such that the resonant circuit is formed, for having a capacitor which is connected in parallel with a switch which is itself connected in series with the inductance.
  • Switch can advantageously be a low-side or a so-called high-side switch, so the two power switches, which are switched when the inductance is to be energized to control the actuator. These switches are thus usually switched through in the case of activation. These are, for example, power transistors, in particular MOSFET power transistors. However, it is possible that the switch may also be the high-side switch, which is thus between the inductance and the supply voltage, while the low-side switch is located between the inductance and ground. Due to the parallel connection of the capacitor to the switch, it is later possible to open the switch in the monitoring or test case, so that the capacitor then becomes part of the overall circuit and with the inductance the
  • Zener diode is provided parallel to this capacitor, to which the evaluation circuit is then coupled in order to measure the voltage in the resonant circuit.
  • the Zener diode fulfills the function of breaking through excessively high voltages in order to protect the switch, in particular the circuit breaker, from such overvoltages.
  • a capacitor is connected directly parallel to the inductance. In this case, a charge of the capacitor is then provided.
  • a test switch is advantageously provided parallel to the inductance and the switch, which is closed in the test case, so that the inductance with the switched-capacitor and the line, which has switched through the test switch, can form a resonant circuit.
  • the test switch is connected in parallel to this overall configuration. However, if only one switch is used, the test switch is connected in parallel with this switch and the inductor. In addition to these two circuit breakers, it is also possible to provide a main switch when multiple actuators are switched. This allows for increased security.
  • the two power switches can be arranged on a common substrate. However, it is possible to arrange them on separate substrates. These combination options are also given with a possible main switch. Furthermore, it is also possible to provide a second test switch which is connected in parallel with an open high-side switch and connects the resonant circuit to the energy supply, that is to say, for example, the battery voltage or an energy reserve, and thus enables charging of the capacitor so that with it
  • Resonant circuit can be powered and the second switch is then closed again after charging the capacitor has been reached.
  • this voltage which is used for charging, must not be so high that a triggering of the actuator is possible. Therefore, the voltage applied to this second test switch is lower than the voltage delivered directly from the power reserve, so instead of 40V only 5V. If the energy for charging the resonant circuit from the energy reserve, preferably taken from a capacitor, then the voltage must be converted downward, most easily by a voltage divider.
  • the discharge behavior of the capacitor can be monitored in a first stage of a test method, for example in the first 10 milliseconds. It is also possible to monitor the charging behavior of the capacitor and to determine the capacitance of the capacitor based on this behavior. Then, with this measured capacitance value, the frequency of the resonant circuit can be determined more precisely, and thus also via the Thomsonian oscillation formula, the inductance.
  • a reference potential which acts as an auxiliary voltage source and charges the resonant circuit with energy.
  • the test circuit can be configured such that the resonant circuit vibrates with this oscillation around this reference potential.
  • FIG. 1 shows a first block diagram
  • FIG. 2 shows a first circuit diagram
  • FIG. 3 shows a second circuit diagram
  • FIG. 4 shows a third circuit diagram
  • FIG. 5 shows a first flow chart
  • FIG. 6 shows a first voltage-time diagram
  • FIG. 7 shows a second voltage diagram
  • Figure 8 is a third circuit diagram.
  • crash-active headrests are being installed in vehicles. These crash-active headrests have the purpose to more effectively protect against cervical vertebrae, which can happen, for example, in a rear-end collision, and thus to minimize the damage to the person.
  • a resonant circuit is formed and based on electrical parameters of the resonant circuit is determined whether the inductance is within predetermined tolerances.
  • the measurement or characterization of a resonant circuit is extremely precise and simple.
  • crash-active headrests and actuators of a pedestrian protection system can be controlled electromagnetically. It is therefore in the present case generally locking or unlocking systems for personal protection as well as roll bars.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the device according to the invention.
  • the actuator is represented by block 11.
  • the actuator is supplied via the block 10 with energy in the drive case.
  • a monitoring case which can take place periodically, for example, every hour, or even in much shorter time intervals, connected to a test circuit 12 to then determine via the evaluation circuit 13, whether the actuator 11 is within predetermined parameters.
  • connection of the test circuit 12 to the actuator 11 in order to form the resonant circuit with the inductance of the actuator 11 according to the invention is achieved by a microcontroller .mu.C via a switch, which is also connected to the evaluation circuit 13 and the actuator 11 is connected to check the parameters as to whether they are within predetermined tolerances. It is at least to provide a switching element that ensures that the resonant circuit is supplied with energy. This energy can be taken from the power reserve of the controller or from the battery voltage. The energy must be sized to avoid triggering the actuator 11, for example, by downconversion or current limiting that can be achieved by a current mirror.
  • the evaluation circuit 13 can be a series resistor which is connected directly to an analog digital input of the microcontroller .mu.C.
  • the microcontroller ⁇ C is furthermore connected to a sensor 14 in order to enable the actuation of the actuator 11 as a function of this sensor signal.
  • the sensor 40 may be an acceleration sensor, an environmental sensor system or combinations of acceleration and ambient sensors are possible here, and a contact sensor may additionally or instead be provided.
  • the circuit shown in Figure 1 is simplified, so that not all components are shown, which are necessary torik for the complete operation of the device for driving the actuator 11. Here is focused solely on the monitoring of the actuator 11.
  • FIG. 8 shows a first embodiment of the device according to the invention.
  • An energy supply VT as a voltage source is connected to a series resistor R Test and to ground on the other side.
  • the series resistor R Test is connected on the other side to a test switch T, a high-side switch HI and a coil L.
  • the high-side switch HI is a circuit breaker connected to an energy reserve or other energy source. If the high-side switch HI turns on, then the coil is energized with this energy and the actuator 11 is triggered.
  • the power supply VT is dimensioned via the series resistor R Test so that it does not lead to the actuation of the actuator, but only to charge the resonant circuit.
  • the coil L is here a real coil, so with energy loss through the volume resistance.
  • the coil is connected on the other side with a capacitor C and a low-side switch, which are connected to ground on the other sides.
  • the test switch T is connected to ground on the other side.
  • the switch LO is opened, so that the capacitor C in series with the coil
  • the test switch T is closed, because until then, the capacitor C is charged and thus the resonant circuit.
  • the coil is tested by determining the frequency of the resonant circuit, because the frequency and the known capacitance of the capacitor C can be determined by the Thomson oscillation formula
  • Inductance of the coil L can be determined
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the device according to the invention.
  • a high side switch HI is connected on one side to a power supply and on the other side to a coil L and a test switch Tl and a test switch T2.
  • the test switch Tl is on the other side also connected to the power supply or an auxiliary voltage.
  • the test switch T2 is connected on the other side to ground or a diode D to a capacitor C and the low-side switch LO.
  • the coil L is connected on the other side to a resistor R which is to represent the ohmic resistance of the coil L, i. the coil L represents an ideal inductance.
  • the resistance R of the coil is connected on the other side to the other side of the diode D, the other side of the capacitor C and the other side of the low side switch LO. At this point, the signal to be evaluated can be tapped in the test case.
  • the high side switch HI is initially opened, the test switch Tl is closed and the test switch T2 is opened.
  • the low side switch LO is also open.
  • the capacitor C can be charged.
  • the test switch Tl is opened and the test switch T2 is closed.
  • a resonant circuit of the coil L and the capacitor C and the resistor R is formed, and it comes to vibrations. These vibrations over each Component of the resonant circuit can be tapped, are mainly via the diode D, which is designed as a Zener diode, measured and the evaluation circuit 13 is supplied. About the vibrations, the frequency of the resonant circuit can be measured. From the frequency above the known value of the capacitance of the capacitor C, the inductance L of the coil can be determined. The resistor R leads only to the damping of the vibrations and has only a small influence on the frequency of the resonant circuit, which can be determined by the known Thomson 'see vibration formula.
  • the value of the inductance L is then compared via the evaluation circuit 13 and the microcontroller .mu.C with predetermined values in order to determine whether the inductance L is still within predetermined tolerances. If the inductance L is outside given tolerances, this is indicated to the driver to initiate a workshop visit.
  • test switch T 1 is necessary in order not to load the high-side switch H 1 with the high voltage of the energy reserve in such a way that the maximum permissible voltage is exceeded
  • Non-tripping current is exceeded and the energy content of the coil L would take too high a level and the negative amplitude of the oscillation could reach too much below the ground potential, so that the function of the microcontroller ⁇ C could be disturbed, the positive amplitude could be above the allowable positive voltage at Input of an analog-to-digital converter of the evaluation circuit.
  • Figure 3 illustrates in a further circuit example an extension of the circuit according to Figure 2.
  • the same components are designated here by the same designations.
  • a reference potential V is provided, which raises the reference point to a potential that is easy to evaluate.
  • the reference potential is provided by a voltage regulator, which is usually present in the controller as an ASIC or part of an ASIC.
  • the HET is a counter that measures the zero crossings within a certain period of time.
  • FIG. 4 shows a further embodiment variant of the device according to the invention.
  • two actuator coils Ll and L2 connected in parallel.
  • Two high side Switches Hl and H2 are each connected to one another on the one side and connected to the supply voltage via a polarity reversal protection diode, not shown.
  • the high side switch Hl is connected to the coil Ll, which is connected on the other side to the capacitor C5 and the low side switch LOl.
  • the low-side switch LO1 is connected to ground on the other side as well as the capacitor C5.
  • the high side switch H2 is connected on the other side to the coil L2, which is connected on the other side to the capacitor C6 and the low side switch LO2.
  • the low side switch LO2 is connected to ground on the other side like the capacitor C6. Furthermore, a test switch Tl is provided, which connects a power supply, so that the capacitors C5 and C6 can be charged.
  • the test switch Tl is connected via a diode D13 to the coils Ll and L2 and the high-side switches Hl and H2.
  • the high side switches Hl and H2 remain open and the test switch Tl is closed in order to supply the capacitors C5 and C6 with energy.
  • the low-side switches LO1 and LO2 remain open, as also during the charging process, so that the capacitor C5 and the capacitor C6 are in each case in series with the coils L1 and L2 and are charged.
  • the actuator coils L1 and L2 and the capacitors C5 and C6 then form a resonant circuit.
  • the oscillation frequency does not then correspond to a predetermined value when the coils Ll and L2 differ in the inductance.
  • the voltage is measured via Zener diodes (not shown, for example), a voltage curve is obtained which has a vibration behavior with damping. This can also be obtained over any other component of the resonant circuit.
  • the time of the first maximum is determined. If the maximum is outside a certain tolerance limit, it must be assumed that one of the two coils is defective. Furthermore, it is possible to determine the frequency by determining the time interval between two maxima.
  • the inductance can be calculated by means of the Thomson oscillation formula.
  • FIG. 5 shows a flow chart of the method according to the invention.
  • the test circuit is switched on to form the resonant circuit.
  • the resonant circuit may begin to vibrate, it must be powered, which is performed in step 501.
  • the capacitor is charged. This charging process can be monitored to determine the capacitance of the capacitor. This then makes the subsequent determination of the inductance more precise.
  • the capacitance of the capacitor is determined by means of its charging curve. But also the discharge curve can be used.
  • this value can then be taken into account for the calculation for the inductance of the coil, which is determined starting from the time, for example, of 20 milliseconds on the basis of the resonant circuit frequency.
  • the energy supply is then decoupled and in method step 502b, if appropriate, the side of the inductance connected to the high-side switch is switched to the reference potential or to ground.
  • the one or more corresponding electrical parameters which are characteristic of the resonant circuit are recorded. Characteristic of the resonant circuit is the frequency. This is calculated from the inductance and the capacitance of the resonant circuit. To a lesser extent, the damping also decreases
  • Influence Either, for example, the period between two maxima used for frequency determination, or a timer is started at a zero crossing, stopped at the next zero crossing, measured the duration and determined according to the number of zero crossings the period or frequency. It is also possible to use the time period between only two zero crossings for frequency determination. To eliminate a possible DC component of the voltage to be measured, a capacitor can be inserted between the size to be measured and the evaluation circuit
  • step 504 If the inductance can now be determined by the parameters of the resonant circuit, then it is checked in method step 504 whether the inductance corresponds to predetermined tolerances. If so, the process waits in step 505 until the next test cycle can be performed. If this is not the case, in step 506 this error is signaled to the driver.
  • the signaling can be provided via the on-board computer, via dashboard lamps, via voice output or via a head-up display. be taken. An automatic transmission to a remote maintenance is possible. In addition, it is possible to store this result in a memory in order to be available for later evaluation.
  • the capacitor In a first time period according to FIG. 6 or FIG. 7 to Ti, the capacitor is charged. For the voltage drops from 8 volts to 4 volts as shown in FIG. Starting from Ti, the oscillations which occur periodically and are attenuated due to the coil resistance R and therefore decay in amplitude with an e-function. In FIG. 6, the oscillation is around the ground potential, in FIG. 7 the potential Uref of the reference voltage.

Abstract

Disclosed is a device for triggering an electromagnetic actuator and a method for testing the inductor of an electromagnetic actuator. According to the invention, the inductor is connected to a test circuit in such a way that a resonant circuit is created. An evaluation circuit is provided which evaluates at least one electrical parameter of said resonant circuit in order to determine whether the inductance lies within predetermined tolerances.

Description

Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektromagnetischen Aktuatorik und Verfahren zumDevice for controlling an electromagnetic actuator and method for
Testen einer ersten Induktivität einer elektromagnetischen AktuatorikTesting a first inductance of an electromagnetic actuator
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektromagnetischen Aktuatorik bzw. ein Verfahren zum Testen einer ersten Induktivität einer elektromagnetischen Aktuatorik nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.The invention is based on a device for controlling an electromagnetic actuator or a method for testing a first inductance of an electromagnetic actuator according to the preamble of the independent claims.
Aus Mike Schönmehl: Die crashaktive Kopfstütze, ATZ 5/2005, Jahrgang 107, Seiten 390 bis 397 ist es bereits bekannt, dass eine crashaktive Kopfstütze mittels einer elektromagnetischen Aktuatorik und dabei insbesondere einer Spule, also einer Induktivität, im Crashfall angesteuert wird.From Mike Schönmehl: The crash-active headrest, ATZ 5/2005, year 107, pages 390 to 397 it is already known that a crash-active headrest by means of an electromagnetic actuator and in particular a coil, ie an inductance, is controlled in the event of a crash.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektromagnetischen Aktuatorik bzw. das Verfahren zum Testen einer ersten Induktivität einer elektromagnetischen Aktuatorik mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben den Vorteil, dass die Induktivität mittels eines Schwingkreises überwacht bzw. getestet wird und so- mit eine genauerer Bestimmung der Induktivität möglich und eine bessere Überwachung der elektromagnetischen Aktuatorik erreicht wird. Durch die Aktivierung eines Schwingkreises und der Bestimmung dessen Frequenz ist eine präzise Charakterisierung der Induktivität möglich. Entspricht die Induktivität vorgegebenen Parametern, liegt die Frequenz des Schwingkreises innerhalb vorbestimmter Toleranzen. Bei einem Defekt der In- duktivität, beispielsweise durch eine verminderte Induktivität oder durch einen Kurz- schluss zwischen Spulenwindungen liegt die Frequenz des Schwingkreises entsprechend außerhalb dieser Toleranzen. Dann wird auf eine Fehlfunktion erkannt und dies dem Fahrer mitgeteilt. Auch eine Mitteilung an eine Fernwartung ist hier möglich. Außerdem kann dieses Messergebnis dann in einem Speicher, beispielsweise einem Fehlerspeicher oder einem Crashrekorder auch dauerhaft abgespeichert werden. Dies ist insbesondere zum Nachweis einer Funktion der Aktuatorik von Nutzen.The inventive device for controlling an electromagnetic actuator or the method for testing a first inductance of an electromagnetic actuator with the features of the independent claims have the advantage that the inductance is monitored or tested by means of a resonant circuit and thus a more accurate determination of the inductance possible and better monitoring of the electromagnetic actuator is achieved. By activating a resonant circuit and determining its frequency, a precise characterization of the inductance is possible. If the inductance corresponds to predetermined parameters, the frequency of the resonant circuit is within predetermined tolerances. In the event of a defect in the inductance, for example due to reduced inductance or short-circuit circuit between coil turns, the frequency of the resonant circuit is correspondingly outside these tolerances. Then a malfunction is detected and communicated to the driver. A message to a remote maintenance is possible here. In addition, this measurement result can then be permanently stored in a memory, for example a fault memory or a crash recorder. This is particularly useful for demonstrating a function of the actuator.
Der Erfindung liegt daher der Gedanke zugrunde, dass eine Induktivität besonders präzise als Bestandteil eines Schwingkreises charakterisiert werden kann, wenn die anderen Pa- rameter der übrigen Komponenten des Schwingkreises bekannt sind.The invention is therefore based on the idea that an inductance can be characterized particularly precisely as part of a resonant circuit, if the other parameters of the other components of the resonant circuit are known.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektromagnetischen Aktuatorik bzw. dem Ver- fahren zum Testen einer ersten Induktivität einer elektromagnetischen Aktuatorik möglich.Advantageous improvements of the device specified in the independent claims for actuating an electromagnetic actuator or the method for testing a first inductance of an electromagnetic actuator are possible due to the measures and developments specified in the dependent claims.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Testschaltung, die mit der Induktivität derart gekoppelt wird, dass der Schwingkreis gebildet wird, dafür einen Kondensator aufweist, der parallel zu einem Schalter geschaltet ist, der selbst in Reihe zur Induktivität geschaltet ist. DieserIt is particularly advantageous that the test circuit which is coupled to the inductance such that the resonant circuit is formed, for having a capacitor which is connected in parallel with a switch which is itself connected in series with the inductance. This
Schalter kann vorteilhafter Weise ein Low Side- oder ein so genannter High Side-Schalter sein, also die beiden Leistungsschalter, die geschaltet werden, wenn die Induktivität bestromt werden soll, um die Aktuatorik anzusteuern. Diese Schalter werden also üblicherweise im Ansteuerungsfall durchgeschaltet. Dabei handelt es sich beispielsweise um Leistungstransistoren, insbesondere MOSFET-Leistungstransistoren. Es ist jedoch möglich, dass der Schalter auch der High Side-Schalter sein kann, der also zwischen der Induktivität und der Versorgungsspannung liegt, während der Low Side-Schalter zwischen der Induktivität und Masse liegt. Durch die Parallelschaltung des Kondensators zu dem Schalter ist es später möglich, im Überwachungs- bzw. Testfall den Schalter zu öffnen, so dass der Kondensator dann Teil der Gesamtschaltung wird und mit der Induktivität denSwitch can advantageously be a low-side or a so-called high-side switch, so the two power switches, which are switched when the inductance is to be energized to control the actuator. These switches are thus usually switched through in the case of activation. These are, for example, power transistors, in particular MOSFET power transistors. However, it is possible that the switch may also be the high-side switch, which is thus between the inductance and the supply voltage, while the low-side switch is located between the inductance and ground. Due to the parallel connection of the capacitor to the switch, it is later possible to open the switch in the monitoring or test case, so that the capacitor then becomes part of the overall circuit and with the inductance the
Schwingkreis bilden kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass parallel zu diesem Kondensator eine Zenerdiode vorgesehen ist, an die dann die Auswerteschaltung angekoppelt wird, um die Spannung im Schwingkreis zu messen. Die Zenerdiode erfüllt zusätzlich die Funktion, bei zu hohen Spannungen durchzubrechen, um insbesondere den Schalter, also den Leistungsschalter, vor solchen Überspannungen zu schützen. Alternativ ist es mög- lich, dass ein Kondensator direkt parallel zur Induktivität geschaltet wird. Dabei ist dann eine Aufladung des Kondensators vorzusehen.Can form resonant circuit. Furthermore, it is advantageous that a Zener diode is provided parallel to this capacitor, to which the evaluation circuit is then coupled in order to measure the voltage in the resonant circuit. In addition, the Zener diode fulfills the function of breaking through excessively high voltages in order to protect the switch, in particular the circuit breaker, from such overvoltages. Alternatively, it is possible Lich that a capacitor is connected directly parallel to the inductance. In this case, a charge of the capacitor is then provided.
Für die Messung der Induktivität mittels eines Schwingkreises sind mehrere Konfigurati- onen möglich. In einer ersten Konfiguration wird vorteilhafter Weise parallel zur Induktivität und dem Schalter ein Testschalter vorgesehen, der im Testfall geschlossen wird, so dass die Induktivität mit dem zugeschalteten Kondensator und der Leitung, die der Testschalter durchgeschaltet hat, einen Schwingkreis bilden kann. Der Testschalter ist bei der Verwendung von zwei Leistungsschalters, also einem High- und einem Low Side- Schalter, parallel zu dieser Gesamtkonfiguration geschaltet. Wird jedoch nur ein Schalter verwendet, ist der Testschalter parallel zu diesem Schalter und der Induktivität geschaltet. Neben diesen beiden Leistungsschaltern ist es auch möglich, einen Hauptschalter vorzusehen, wenn mehrere Aktuatoren geschaltet werden. Dies ermöglicht eine erhöhte Sicherheit. Die beiden Leistungsschalter können auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sein. Es ist jedoch möglich, sie auch auf getrennten Substraten anzuordnen. Diese Kombinationsmöglichkeiten sind auch mit einem möglichen Hauptschalter gegeben. Weiterhin ist es möglich, auch noch einen zweiten Testschalter vorzusehen, der bei einem geöffneten High Side-Schalter parallel zu diesem geschaltet ist und den Schwingkreis mit der Energieversorgung, also beispielsweise der Batteriespannung oder einer Energiere- serve verbindet, und so ein Aufladen des Kondensators ermöglicht, so dass damit derFor the measurement of the inductance by means of a resonant circuit several configurations are possible. In a first configuration, a test switch is advantageously provided parallel to the inductance and the switch, which is closed in the test case, so that the inductance with the switched-capacitor and the line, which has switched through the test switch, can form a resonant circuit. When using two circuit breakers, ie a high and a low side switch, the test switch is connected in parallel to this overall configuration. However, if only one switch is used, the test switch is connected in parallel with this switch and the inductor. In addition to these two circuit breakers, it is also possible to provide a main switch when multiple actuators are switched. This allows for increased security. The two power switches can be arranged on a common substrate. However, it is possible to arrange them on separate substrates. These combination options are also given with a possible main switch. Furthermore, it is also possible to provide a second test switch which is connected in parallel with an open high-side switch and connects the resonant circuit to the energy supply, that is to say, for example, the battery voltage or an energy reserve, and thus enables charging of the capacitor so that with it
Schwingkreis mit Energie versorgt werden kann und der zweite Schalter dann auch wieder geschlossen wird, nachdem ein Aufladen des Kondensators erreicht wurde. Diese Spannung, die zum Aufladen verwendet wird, darf jedoch nicht so hoch sein, dass ein Auslösen der Aktuatorik ermöglicht wird. Daher ist die Spannung, die an diesem zweiten Testschalter anliegt, niedriger als die Spannung die direkt von der Energiereserve abgegeben wird, also anstatt 40V nur 5V. Wird die Energie zum Aufladen des Schwingkreises aus der Energiereserve, vorzugsweise einem Kondensator entnommen, dann muss die Spannung abwärts gewandelt werden, am einfachsten durch einen Spannungsteiler.Resonant circuit can be powered and the second switch is then closed again after charging the capacitor has been reached. However, this voltage, which is used for charging, must not be so high that a triggering of the actuator is possible. Therefore, the voltage applied to this second test switch is lower than the voltage delivered directly from the power reserve, so instead of 40V only 5V. If the energy for charging the resonant circuit from the energy reserve, preferably taken from a capacitor, then the voltage must be converted downward, most easily by a voltage divider.
In einer weiteren Konfiguration ist es möglich, wenn zwei Induktivitäten für zwei Aktuatoren vorliegen, diese gemeinsam in einer einfacheren Schaltung zu überwachen. Dazu sind dann keine Testschalter mehr notwendig, und die beiden Induktivitäten mit den entsprechenden Kondensatoren bilden dann gemeinsam einen Schwingkreis. Hier ist dann allerdings die Auswertung schwieriger, da nur festgestellt wird, dass in einem Fehlerfall eine der Induktivitäten wenigstens fehlerhaft ist, aber nicht welche. Dafür ist dies eine - A -In another configuration, if there are two inductors for two actuators, it is possible to monitor them together in a simpler circuit. For this purpose, no more test switches are necessary, and the two inductors with the corresponding capacitors then together form a resonant circuit. Here, however, the evaluation is more difficult, since only it is found that in an error case, one of the inductors is at least faulty, but not which. But this is one - A -
einfache Schaltung und kann in vielen Fällen ausreichend sein, da ein Werkstattbesuch auch beim Ausfall nur einer Induktivität notwendig ist.simple circuit and can be sufficient in many cases, since a workshop visit is necessary even if only one inductance fails.
Als elektrische Parameter können vorteilhafter Weise Zeitpunkte der Maxima herangezo- gen werden und mit vorgegebenen Werten verglichen werden, oder es wird die Frequenz ausgewertet, die auch über Maxima bestimmbar ist, oder über Nulldurchgänge, oder über vorgegebene aufsteigende beziehungsweise fallende Flanken.As electrical parameters, it is advantageous to use times of the maxima and to compare them with predetermined values, or to evaluate the frequency which can also be determined via maxima, or via zero crossings, or via predetermined ascending or descending flanks.
Um vorteilhafter Weise die Toleranzen eines Kondensators abzufangen, kann in einer ers- ten Stufe eines Testverfahrens, und zwar beispielsweise in den ersten 10 Millisekunden das Entladeverhalten des Kondensators überwacht werden. Es ist auch möglich, das Ladeverhalten des Kondensators zu überwachen und anhand dieses Verhaltens die Kapazität des Kondensators zu bestimmen. Dann kann mit diesem gemessenen Kapazitätswert die Frequenz des Schwingkreises präziser bestimmt werden und damit auch über die Thom- son'sche Schwingungsformel die Induktivität.In order to advantageously absorb the tolerances of a capacitor, the discharge behavior of the capacitor can be monitored in a first stage of a test method, for example in the first 10 milliseconds. It is also possible to monitor the charging behavior of the capacitor and to determine the capacitance of the capacitor based on this behavior. Then, with this measured capacitance value, the frequency of the resonant circuit can be determined more precisely, and thus also via the Thomsonian oscillation formula, the inductance.
Schließlich ist es auch vorteilhaft, dass ein Referenzpotenzial vorgesehen ist, das als Hilfsspannungsquelle wirkt und den Schwingkreis mit Energie lädt. Die Testschaltung kann dabei derart konfiguriert sein, dass der Schwingkreis mit seiner Schwingung um dieses Referenzpotenzial schwingt.Finally, it is also advantageous that a reference potential is provided which acts as an auxiliary voltage source and charges the resonant circuit with energy. The test circuit can be configured such that the resonant circuit vibrates with this oscillation around this reference potential.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in the following description. Show it:
Figur 1 ein erstes Blockschaltbild,FIG. 1 shows a first block diagram,
Figur 2 ein erstes Schaltbild,FIG. 2 shows a first circuit diagram,
Figur 3 ein zweites Schaltbild,FIG. 3 shows a second circuit diagram,
Figur 4 ein drittes Schaltbild,FIG. 4 shows a third circuit diagram,
Figur 5 ein erstes Flussdiagramm, Figur 6 ein erstes Spannungszeitdiagramm,FIG. 5 shows a first flow chart, FIG. 6 shows a first voltage-time diagram,
Figur 7 ein zweites Spannungsdiagramm undFIG. 7 shows a second voltage diagram and
Figur 8 ein drittes Schaltbild.Figure 8 is a third circuit diagram.
Beschreibungdescription
In zunehmendem Maße werden crashaktive Kopfstützen in Fahrzeugen eingebaut. Diese crashaktiven Kopfstützen haben den Zweck, vor Halswirbelverletzungen, die beispielsweise bei einem Auffahrunfall passieren können, effektiver zu schützen und somit die Schäden an der Person zu minimieren.Increasingly, crash-active headrests are being installed in vehicles. These crash-active headrests have the purpose to more effectively protect against cervical vertebrae, which can happen, for example, in a rear-end collision, and thus to minimize the damage to the person.
Damit die crashaktive Kopfstütze, die mit einer Induktivität, also einer Spule, angesteuert wird, einen korrekten Einsatz über die Lebensdauer der Anwendung ermöglicht, ist eine Überwachung dieser Induktivität notwendig. Hierfür wird erfindungsgemäß mit dieser Induktivität ein Schwingkreis gebildet und anhand von elektrischen Parametern des Schwingkreises wird bestimmt, ob die Induktivität innerhalb vorgegebener Toleranzen liegt. Die Messung bzw. Charakterisierung eines Schwingkreises ist äußerst präzise und einfach. Neben crashaktiven Kopfstützen können auch Aktuatoren eines Fußgängerschutzsystems elektromagnetisch angesteuert werden. Es handelt sich demnach vorliegend allgemein um Ver- oder Entriegelungssysteme für Personenschutzmittel wie auch Überrollbügel.In order for the crash-active headrest, which is controlled by an inductance, ie a coil, to be used correctly over the lifetime of the application, it is necessary to monitor this inductance. For this purpose, according to the invention with this inductance, a resonant circuit is formed and based on electrical parameters of the resonant circuit is determined whether the inductance is within predetermined tolerances. The measurement or characterization of a resonant circuit is extremely precise and simple. In addition to crash-active headrests and actuators of a pedestrian protection system can be controlled electromagnetically. It is therefore in the present case generally locking or unlocking systems for personal protection as well as roll bars.
Figur 1 zeigt in einem Blockschaltbild die erfindungsgemäße Vorrichtung. Die Aktuato- rik ist durch den Block 11 repräsentiert. Die Aktuatorik wird über den Block 10 mit E- nergie im Ansteuerungsfall versorgt. Erfindungsgemäß wird in einem Überwachungsfall, der periodisch stattfinden kann, beispielsweise jede Stunde, oder auch in weit kürzeren Zeitintervallen, mit einer Testschaltung 12 verbunden, um dann über die Auswerteschaltung 13 zu ermitteln, ob die Aktuatorik 11 innerhalb vorgegebener Parameter liegt.FIG. 1 shows a block diagram of the device according to the invention. The actuator is represented by block 11. The actuator is supplied via the block 10 with energy in the drive case. According to the invention, in a monitoring case, which can take place periodically, for example, every hour, or even in much shorter time intervals, connected to a test circuit 12 to then determine via the evaluation circuit 13, whether the actuator 11 is within predetermined parameters.
Das Zuschalten der Testschaltung 12 zur Aktuatorik 11, um erfindungsgemäß den Schwingkreis mit der Induktivität der Aktuatorik 11 zu bilden, wird durch einen Mikro- kontroller μC über einen Schalter erreicht, der auch mit der Auswerteschaltung 13 sowie der Aktuatorik 11 verbunden ist, um die Parameter dahingehend zu überprüfen, ob sie innerhalb vorgegebener Toleranzen liegen. Es ist wenigstens ein Schaltelement vorzusehen, dass dafür sorgt, dass der Schwingkreis mit Energie versorgt wird. Diese Energie kann aus der Energiereserve des Steuergeräts oder aus der Batteriespannung entnommen wer- den. Die Energie muss so bemessen werden, dass ein Auslösen der Aktuatorik 11 vermieden wird, beispielsweise durch eine Abwärtswandlung oder eine Strombegrenzung, die durch einen Stromspiegel erreicht werden kann.The connection of the test circuit 12 to the actuator 11 in order to form the resonant circuit with the inductance of the actuator 11 according to the invention is achieved by a microcontroller .mu.C via a switch, which is also connected to the evaluation circuit 13 and the actuator 11 is connected to check the parameters as to whether they are within predetermined tolerances. It is at least to provide a switching element that ensures that the resonant circuit is supplied with energy. This energy can be taken from the power reserve of the controller or from the battery voltage. The energy must be sized to avoid triggering the actuator 11, for example, by downconversion or current limiting that can be achieved by a current mirror.
Die Auswerteschaltung 13 kann im einfachsten Fall ein Vorwiderstand sein, der direkt an einen Analogdigitaleingang des MikroControllers μC angeschlossen ist. Es ist jedoch möglich, dass die Auswerteschaltung komplexer ist, beispielsweise und selbst den Analogdigitalwandler und ggf. weitere Auswertekomponenten beinhaltet. Der Mikrocontrol- ler μC ist weiterhin mit einem Sensor 14 verbunden, um die Ansteuerung der Aktuatorik 11 in Abhängigkeit von diesem Sensorsignal zu ermöglichen. Bei dem Sensor 40 kann es sich um eine Beschleunigungssensorik handeln, auch eine Umfeldsensorik oder Kombinationen aus Beschleunigungs- und Umfeldsensorik sind hier möglich, und auch eine Kontaktsensorik kann zusätzlich oder anstatt vorgesehen sein. Der Einfachheit halber ist die Schaltung gemäß Figur 1 vereinfacht dargestellt, so dass nicht alle Komponenten dargestellt sind, die für den kompletten Betrieb der Vorrichtung zur Ansteuerung der Aktua- torik 11 notwendig sind. Hier wird sich allein auf die Überwachung der Aktuatorik 11 konzentriert.In the simplest case, the evaluation circuit 13 can be a series resistor which is connected directly to an analog digital input of the microcontroller .mu.C. However, it is possible that the evaluation circuit is more complex, for example, and even contains the analog-digital converter and possibly further evaluation components. The microcontroller μC is furthermore connected to a sensor 14 in order to enable the actuation of the actuator 11 as a function of this sensor signal. The sensor 40 may be an acceleration sensor, an environmental sensor system or combinations of acceleration and ambient sensors are possible here, and a contact sensor may additionally or instead be provided. For simplicity, the circuit shown in Figure 1 is simplified, so that not all components are shown, which are necessary torik for the complete operation of the device for driving the actuator 11. Here is focused solely on the monitoring of the actuator 11.
Figur 8 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Eine E- nergieversorgung VT als Spannungsquelle ist an einen Vorwiderstand R Test ange- schlössen und an der anderen Seite an Masse. Der Vorwiderstand R Test ist auf der anderen Seite mit einem Testschalter T, einem High-Side-Schalter HI und einer Spule L verbunden. Der High-Side Schalter HI ist ein Leistungsschalter, der mit einer Energiereserve oder einer anderen Energiequelle verbunden ist. Schaltet der High-Side Schalter HI durch, dann wird mit dieser Energie die Spule bestromt und die Aktuatorik 11 wird aus- gelöst. Die Energieversorgung VT ist jedoch über den Vorwiderstand R Test so bemessen, dass sie nicht zur Auslösung der Aktuatorik führt, sondern lediglich zur Aufladung des Schwingkreises. Die Spule L ist hier eine reale Spule, also mit Energieverlust durch den Durchgangswiderstand. Die Spule ist auf der anderen Seite mit einem Kondensator C und einem Low-Side- Schalter verbunden, die auf deren anderen Seiten mit Masse verbunden sind. Auch der Testschalter T ist auf der anderen Seite mit Masse verbunden.FIG. 8 shows a first embodiment of the device according to the invention. An energy supply VT as a voltage source is connected to a series resistor R Test and to ground on the other side. The series resistor R Test is connected on the other side to a test switch T, a high-side switch HI and a coil L. The high-side switch HI is a circuit breaker connected to an energy reserve or other energy source. If the high-side switch HI turns on, then the coil is energized with this energy and the actuator 11 is triggered. However, the power supply VT is dimensioned via the series resistor R Test so that it does not lead to the actuation of the actuator, but only to charge the resonant circuit. The coil L is here a real coil, so with energy loss through the volume resistance. The coil is connected on the other side with a capacitor C and a low-side switch, which are connected to ground on the other sides. Also, the test switch T is connected to ground on the other side.
Im Testfall wird der Schalter LO geöffnet, so dass der Kondensator C in Reihe zur SpuleIn the test case, the switch LO is opened, so that the capacitor C in series with the coil
L geschaltet ist.. Nach einer vorgegebenen Zeit oder durch Messung bestimmt, wird der Testschalter T geschlossen, denn bis dahin ist der Kondensator C aufgeladen und damit auch der Schwingkreis. Anhand der nun entstehenden Schwingung wird die Spule durch Frequenzbestimmung des Schwingkreises getestet, denn über die Thomsonsche Schwin- gungsformel kann aus der Frequenz und der bekannten Kapazität des Kondensators C dieL is switched .. After a predetermined time or determined by measurement, the test switch T is closed, because until then, the capacitor C is charged and thus the resonant circuit. On the basis of the resulting oscillation, the coil is tested by determining the frequency of the resonant circuit, because the frequency and the known capacitance of the capacitor C can be determined by the Thomson oscillation formula
Induktivität der Spule L bestimmt werden,Inductance of the coil L can be determined
Figur 2 zeigt nun eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein High Side-Schalter HI ist auf der einen Seite mit einer Spannungsversorgung und auf der anderen Seite mit einer Spule L und einem Testschalter Tl und einem Testschalter T2 verbunden. Der Testschalter Tl ist auf der anderen Seite auch mit der Spannungsversorgung oder einer Hilfsspannung verbunden. Der Testschalter T2 ist jedoch auf der anderen Seite mit Masse bzw. einer Diode D einem Kondensator C und dem Low Side-Schalter LO verbunden. Die Spule L ist auf der anderen Seite mit einem Widerstand R verbunden, der den Ohm'schen Widerstand der Spule L repräsentieren soll, d.h. die Spule L stellt eine ideale Induktivität dar. Der Widerstand R der Spule ist auf der anderen Seite mit der anderen Seite der Diode D, der anderen Seite des Kondensators C und der anderen Seite des Low Side-Schalters LO verbunden. An diesem Punkt kann im Testfall das auszuwertende Signal abgegriffen werden.FIG. 2 shows a second embodiment of the device according to the invention. A high side switch HI is connected on one side to a power supply and on the other side to a coil L and a test switch Tl and a test switch T2. The test switch Tl is on the other side also connected to the power supply or an auxiliary voltage. However, the test switch T2 is connected on the other side to ground or a diode D to a capacitor C and the low-side switch LO. The coil L is connected on the other side to a resistor R which is to represent the ohmic resistance of the coil L, i. the coil L represents an ideal inductance. The resistance R of the coil is connected on the other side to the other side of the diode D, the other side of the capacitor C and the other side of the low side switch LO. At this point, the signal to be evaluated can be tapped in the test case.
Im Testfall ist der High Side-Schalter HI zunächst geöffnet, der Testschalter Tl geschlossen und der Testschalter T2 geöffnet. Auch der Low Side-Schalter LO ist geöffnet. Durch die Verbindung der Versorgungsspannung über dem Testschalter Tl über die Spule R und den Widerstand R zum Kondensator C kann der Kondensator C aufgeladen werden. Nach einer vorgegebenen Zeit wird der Testschalter Tl geöffnet und der Testschalter T2 geschlossen. Alternativ ist es möglich, den Testschalter Tl dann zu öffnen, wenn die Ladespannung ausreichend ist. Es kann demnach eine Regelung vorgesehen sein.In the test case, the high side switch HI is initially opened, the test switch Tl is closed and the test switch T2 is opened. The low side switch LO is also open. By connecting the supply voltage across the test switch Tl via the coil R and the resistor R to the capacitor C, the capacitor C can be charged. After a predetermined time, the test switch Tl is opened and the test switch T2 is closed. Alternatively, it is possible to open the test switch Tl when the charging voltage is sufficient. It can therefore be provided a scheme.
Damit ist nun ein Schwingkreis aus der Spule L und dem Kondensator C und dem Wider- stand R gebildet, und es kommt zu Schwingungen. Diese Schwingungen, die über jedem Bauelement des Schwingkreises abgreifbar sind, werden vorwiegend über die Diode D, die als Zenerdiode ausgebildet ist, gemessen und der Auswerteschaltung 13 zugeführt. Über die Schwingungen kann die Frequenz des Schwingkreises gemessen werden. Aus der Frequenz über dem bekannten Wert der Kapazität des Kondensators C kann die In- duktivität L der Spule bestimmt werden. Der Widerstand R führt lediglich zur Dämpfung der Schwingungen und hat nur einen geringen Einfluss auf die Frequenz des Schwingkreises, die über die bekannte Thomson' sehe Schwingungsformel bestimmt werden kann. Der Wert der Induktivität L wird dann über die Auswerteschaltung 13 und den Mikro- controller μC mit vorgegebenen Werten verglichen, um zu bestimmen, ob die Induktivität L noch innerhalb vorgegebener Toleranzen liegt. Liegt die Induktivität L außerhalb vorgegebener Toleranzen, wird dies dem Fahrer angezeigt, um einen Werkstattbesuch einzuleiten.Thus, a resonant circuit of the coil L and the capacitor C and the resistor R is formed, and it comes to vibrations. These vibrations over each Component of the resonant circuit can be tapped, are mainly via the diode D, which is designed as a Zener diode, measured and the evaluation circuit 13 is supplied. About the vibrations, the frequency of the resonant circuit can be measured. From the frequency above the known value of the capacitance of the capacitor C, the inductance L of the coil can be determined. The resistor R leads only to the damping of the vibrations and has only a small influence on the frequency of the resonant circuit, which can be determined by the known Thomson 'see vibration formula. The value of the inductance L is then compared via the evaluation circuit 13 and the microcontroller .mu.C with predetermined values in order to determine whether the inductance L is still within predetermined tolerances. If the inductance L is outside given tolerances, this is indicated to the driver to initiate a workshop visit.
Der Testschalter Tl ist vorliegend notwendig, um den High-Side-Schalter Hl nicht mit der hohen Spannung der Energiereserve derart zu belasten, dass der maximal zulässigeIn the present case, the test switch T 1 is necessary in order not to load the high-side switch H 1 with the high voltage of the energy reserve in such a way that the maximum permissible voltage is exceeded
Nichtauslösestrom überschritten wird sowie der Energieinhalt der Spule L ein zu hohes Maß annehmen würde und die negative Amplitude der Schwingung könnte zu sehr unter das Massepotenzial reichen, so dass die Funktion des MikroControllers μC gestört werden könnte, die positive Amplitude könnte über die zulässige positive Spannung am Eingang eines Analog-Digital- Wandlers der Auswerteschaltung führen.Non-tripping current is exceeded and the energy content of the coil L would take too high a level and the negative amplitude of the oscillation could reach too much below the ground potential, so that the function of the microcontroller μC could be disturbed, the positive amplitude could be above the allowable positive voltage at Input of an analog-to-digital converter of the evaluation circuit.
Figur 3 erläutert in einem weiteren Schaltungsbeispiel eine Erweiterung der Schaltung gemäß Figur 2. Gleiche Bauelemente sind hier mit gleichen Bezeichnungen bezeichnet. Zusätzlich ist in Reihe zum Testschalter T2 zur Masse ein Referenzpotenzial V vorgese- hen, das den Bezugspunkt auf ein leicht auszuwertendes Potenzial hebt. Hier wurde einFigure 3 illustrates in a further circuit example an extension of the circuit according to Figure 2. The same components are designated here by the same designations. In addition, in series with the test switch T2 to the ground, a reference potential V is provided, which raises the reference point to a potential that is easy to evaluate. Here was one
Wert von 1,93 Volt vorgenommen, es sind jedoch auch applikationsspezifisch andere Werte möglich. Das Referenzpotenzial wird über einen Spannungsregler bereitgestellt, der im Steuergerät üblicherweise als ASIC oder Teil eines ASICs vorhanden ist.Value of 1.93 volts made, but there are also application specific other values possible. The reference potential is provided by a voltage regulator, which is usually present in the controller as an ASIC or part of an ASIC.
Durch dieses Anheben ist es möglich, die Frequenz mittels digitalen Gattern, einem Zähler, oder einem HET (High End Timer) auszuwerten. Der HET ist ein Zähler, der die Nulldurchgänge innerhalb eines bestimmten Zeitraums misst.With this raising, it is possible to evaluate the frequency by means of digital gates, a counter, or a HET (High End Timer). The HET is a counter that measures the zero crossings within a certain period of time.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hier sind zwei Aktuatorspulen Ll und L2 parallel zueinander geschaltet. Zwei High Side- Schalter Hl und H2 sind jeweils auf der einen Seite miteinander verbunden und über eine nicht dargestellte Verpolschutzdiode mit der Versorgungsspannung verbunden. Auf der anderen Seite ist der High Side-Schalter Hl mit der Spule Ll verbunden, die auf der anderen Seite mit dem Kondensator C5 und dem Low Side-Schalter LOl verbunden ist. Der Low Side-Schalter LOl ist auf der anderen Seite wie auch der Kondensators C5 mit Masse verbunden. Der High Side-Schalter H2 ist auf der anderen Seite mit der Spule L2 verbunden, die auf der anderen Seite mit dem Kondensator C6 und dem Low Side-Schalter LO2 verbunden ist. Der Low Side-Schalter LO2 ist auf der anderen Seite wie der Kondensator C6 mit Masse verbunden. Weiterhin ist ein Testschalter Tl vorgesehen, der eine Energieversorgung zuschaltet, so dass die Kondensatoren C5 und C6 aufgeladen werden können. Der Testschalter Tl ist über eine Diode D13 mit den Spulen Ll und L2 sowie den High-Side-Schaltern Hl und H2 verbunden.FIG. 4 shows a further embodiment variant of the device according to the invention. Here are two actuator coils Ll and L2 connected in parallel. Two high side Switches Hl and H2 are each connected to one another on the one side and connected to the supply voltage via a polarity reversal protection diode, not shown. On the other hand, the high side switch Hl is connected to the coil Ll, which is connected on the other side to the capacitor C5 and the low side switch LOl. The low-side switch LO1 is connected to ground on the other side as well as the capacitor C5. The high side switch H2 is connected on the other side to the coil L2, which is connected on the other side to the capacitor C6 and the low side switch LO2. The low side switch LO2 is connected to ground on the other side like the capacitor C6. Furthermore, a test switch Tl is provided, which connects a power supply, so that the capacitors C5 and C6 can be charged. The test switch Tl is connected via a diode D13 to the coils Ll and L2 and the high-side switches Hl and H2.
Im Testfall bleiben die High Side-Schalter Hl und H2 geöffnet und der Testschalter Tl wird geschlossen, um die Kondensatoren C5 und C6 mit Energie zu versorgen.In the test case, the high side switches Hl and H2 remain open and the test switch Tl is closed in order to supply the capacitors C5 and C6 with energy.
Die Low Side-Schalter LOl und LO2 bleiben, wie auch beim Aufladevorgang, geöffnet, so dass der Kondensator C5 und der Kondensator C6 jeweils in Reihe zu den Spulen Ll und L2 liegen und geladen werden. Die Aktuatorspulen Ll und L2 sowie die Kondensa- toren C5 und C6 bilden dann einen Schwingkreis. Die Schwingfrequenz entspricht dann nicht einem vorgegebenen Wert, wenn sich die Spulen Ll und L2 in der Induktivität unterscheiden.The low-side switches LO1 and LO2 remain open, as also during the charging process, so that the capacitor C5 and the capacitor C6 are in each case in series with the coils L1 and L2 and are charged. The actuator coils L1 and L2 and the capacitors C5 and C6 then form a resonant circuit. The oscillation frequency does not then correspond to a predetermined value when the coils Ll and L2 differ in the inductance.
Wird die Spannung über beispielsweise über nicht dargestellte Zenerdioden gemessen, erhält man einen Spannungsverlauf, der ein Schwingungsverhalten mit einer Dämpfung aufweist. Dies kann auch über jedem anderen Bauelement des Schwingkreises erhalten werden. Zur Auswertung der Induktivitäten wird der Zeitpunkt des ersten Maximums bestimmt. Liegt das Maximum außerhalb einer bestimmten Toleranzgrenze, muss angenommen werden, dass einer der beiden Spulen defekt ist. Weiterhin ist es möglich, die Frequenz zu bestimmen, indem der Zeitabstand zwischen zwei Maxima bestimmt wird.If the voltage is measured via Zener diodes (not shown, for example), a voltage curve is obtained which has a vibration behavior with damping. This can also be obtained over any other component of the resonant circuit. To evaluate the inductances, the time of the first maximum is determined. If the maximum is outside a certain tolerance limit, it must be assumed that one of the two coils is defective. Furthermore, it is possible to determine the frequency by determining the time interval between two maxima.
Daraus kann dann, wie oben dargelegt wird, über die Thomson'sche Schwingungsformel die Induktivität berechnet werden.From this, as explained above, the inductance can be calculated by means of the Thomson oscillation formula.
Figur 5 zeigt in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. In Verfahrens- schritt 500 wird die Testschaltung zugeschaltet, um den Schwingkreis zu bilden. Bevor jedoch der Schwingkreis beginnen kann zu schwingen, muss er mit Energie versorgt werden, was in Verfahrensschritt 501 durchgeführt wird. Dafür wird der Kondensator aufgeladen. Dieser Aufladevorgang kann überwacht werden, um die Kapazität des Kondensators zu bestimmen. Damit wird dann die nachfolgende Bestimmung der Induktivität prä- ziser. Bei diesem Verfahren wird zuerst im Zeitraum, beispielsweise von 0 bis 10 Millisekunden, die Kapazität des Kondensators bestimmt und zwar mittels seiner Ladekurve. Aber auch die Entladekurve kann dazu verwendet werden. Aufgrund der Bestimmung der Kapazität kann dann dieser Wert für die Berechnung für die Induktivität der Spule berücksichtigt werden, die ab dem Zeitpunkt beispielsweise von 20 Millisekunden aufgrund der Schwingkreisfrequenz bestimmt wird. Die Kapazität des Kondensators lässt sich anhand der Messung der Entlade- oder Ladespannung bei zwei Zeitpunkten mittels der bekannten Formel τ = R*C bestimmen.FIG. 5 shows a flow chart of the method according to the invention. In method step 500, the test circuit is switched on to form the resonant circuit. Before however, the resonant circuit may begin to vibrate, it must be powered, which is performed in step 501. For this the capacitor is charged. This charging process can be monitored to determine the capacitance of the capacitor. This then makes the subsequent determination of the inductance more precise. In this method, first in the period, for example, from 0 to 10 milliseconds, the capacitance of the capacitor is determined by means of its charging curve. But also the discharge curve can be used. On the basis of the determination of the capacitance, this value can then be taken into account for the calculation for the inductance of the coil, which is determined starting from the time, for example, of 20 milliseconds on the basis of the resonant circuit frequency. The capacitance of the capacitor can be determined by measuring the discharge or charging voltage at two times using the known formula τ = R * C.
In Verfahrensschritt 502 wird dann die Energiezufuhr abgekoppelt und in Verfahrens- schritt 502b gegebenenfalls die mit dem High-Side Schalter verbundene Seite der Induktivität auf das Referenzpotenzial oder gegen Masse geschaltet. Während des Schwingens des Schwingkreises werden in Verfahrensschritt 503 der oder die entsprechenden elektrischen Parameter, die charakteristisch für den Schwingkreis sind, aufgenommen. Charakteristisch für den Schwingkreis ist die Frequenz. Diese berechnet sich aus der Induktivität und der Kapazität des Schwingkreises. In geringem Maße nimmt auch die DämpfungIn method step 502, the energy supply is then decoupled and in method step 502b, if appropriate, the side of the inductance connected to the high-side switch is switched to the reference potential or to ground. During the oscillation of the resonant circuit, in method step 503, the one or more corresponding electrical parameters which are characteristic of the resonant circuit are recorded. Characteristic of the resonant circuit is the frequency. This is calculated from the inductance and the capacitance of the resonant circuit. To a lesser extent, the damping also decreases
Einfluss. Entweder kann beispielsweise die Periodendauer zwischen zwei Maxima zur Frequenzbestimmung herangezogen, oder ein Timer wird bei einem Nulldurchgang gestartet, beim nächsten Nulldurchgang gestoppt, die Zeitdauer gemessen und entsprechend der Anzahl der Nulldurchgänge die Periodendauer respektive die Frequenz ermittelt. Es ist ebenso möglich, die Zeitdauer zwischen lediglich zwei Nulldurchgängen zur Frequenzbestimmung heranzuziehen. Zur Eliminierung eines eventuellen Gleichanteils der zu messenden Spannung kann ein Kondensator zwischen zu messender Größe und Auswerteschaltung eingefügt werdenInfluence. Either, for example, the period between two maxima used for frequency determination, or a timer is started at a zero crossing, stopped at the next zero crossing, measured the duration and determined according to the number of zero crossings the period or frequency. It is also possible to use the time period between only two zero crossings for frequency determination. To eliminate a possible DC component of the voltage to be measured, a capacitor can be inserted between the size to be measured and the evaluation circuit
Ist nun die Induktivität durch die Parameter des Schwingkreises bestimmbar, dann wird im Verfahrensschritt 504 geprüft, ob die Induktivität vorgegebenen Toleranzen entspricht. Ist das der Fall, wird in Verfahrensschritt 505 gewartet, bis der nächste Testzyklus durchgeführt werden kann. Ist das nicht der Fall, wird in Verfahrensschritt 506 dieser Fehler dem Fahrer signalisiert. Die Signalisierung kann über den Bordcomputer, über Lampen im Armaturenbrett, über eine Sprachausgabe oder ein head up-Display vorge- nommen werden. Auch eine automatische Übertragung zu einer Fernwartung ist möglich. Darüber hinaus ist es möglich, dieses Ergebnis in einem Speicher abzulegen, um für eine spätere Auswertung zur Verfügung zu stehen.If the inductance can now be determined by the parameters of the resonant circuit, then it is checked in method step 504 whether the inductance corresponds to predetermined tolerances. If so, the process waits in step 505 until the next test cycle can be performed. If this is not the case, in step 506 this error is signaled to the driver. The signaling can be provided via the on-board computer, via dashboard lamps, via voice output or via a head-up display. be taken. An automatic transmission to a remote maintenance is possible. In addition, it is possible to store this result in a memory in order to be available for later evaluation.
Im einem gemäß Fig. 6 oder Fig. 7 ersten Zeitabschnitt bis Ti wird der Kondensator aufgeladen. Dafür fällt die Spannung von 8 Volt auf 4 Volt gemäß Fig. 6 ab. Ab Ti setzen die Schwingungen ein, die periodisch ablaufen und aufgrund des Spulenwiderstands R gedämpft sind und daher in der Amplitude mit einer e-Funktion abklingen. In Fig. 6 verläuft die Schwingung um das Massepotenzial, in Fig. 7 um das Potenzial Uref der Refe- renzspannung. In a first time period according to FIG. 6 or FIG. 7 to Ti, the capacitor is charged. For the voltage drops from 8 volts to 4 volts as shown in FIG. Starting from Ti, the oscillations which occur periodically and are attenuated due to the coil resistance R and therefore decay in amplitude with an e-function. In FIG. 6, the oscillation is around the ground potential, in FIG. 7 the potential Uref of the reference voltage.

Claims

Ansprüche claims
1. Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektromagnetischen Aktuatorik (11) mit einer ersten Induktivität (L), die im Fall der Ansteuerung durch die Vorrichtung bestromt wird, mit einer Testschaltung (12), die zur Überwachung der ersten Induktivität (11) mit der ersten Induktivität (11) verbunden wird und die mit der ersten Induktivität (L) einen Schwingkreis bildet, und mit einer Auswerteschaltung (13), die wenigstens einen elektrischen Parameter des Schwingkreises aufnimmt und in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Parameter bestimmt, ob die erste Induktivität (L) bei der Bestromung die Ansteuerung der Aktuatorik (11) ermöglicht.1. A device for controlling an electromagnetic actuator (11) having a first inductance (L), which is energized in the case of driving by the device, with a test circuit (12) for monitoring the first inductance (11) with the first inductance (11) is connected and forms a resonant circuit with the first inductance (L), and with an evaluation circuit (13) which receives at least one electrical parameter of the resonant circuit and determines in dependence on the at least one parameter whether the first inductance (L ) allows the actuation of the actuator (11) during energization.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Testschaltung (12) wenigstens einen ersten Kondensator (C) zur Bildung des Schwingkreises aufweist, der parallel zu einem ersten Schalter (LO) geschaltet ist, wobei der erste Schalter (LO) in Reihe zur ersten Induktivität (L) geschaltet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the test circuit (12) has at least one first capacitor (C) for forming the resonant circuit, which is connected in parallel to a first switch (LO), wherein the first switch (LO) in series is connected to the first inductance (L).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem wenigstens einen ersten Kondensator eine erste Zenerdiode vorgesehen ist, an die die Auswerteschaltung (13) angekoppelt ist.3. A device according to claim 2, characterized in that parallel to the at least one first capacitor, a first Zener diode is provided, to which the evaluation circuit (13) is coupled.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the first switch
(LO) als erster Low-Side-Schalter ausgebildet ist.(LO) is designed as a first low-side switch.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen ersten Testschalter (T2) aufweist, der parallel zur Induktivität (L) zu dem Schalter (LO) und zum Kondensator (C) geschaltet ist und der zur Bildung des Schwingkreises geschlossen wird.5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the device comprises a first test switch (T2) which is connected in parallel to the inductance (L) to the switch (LO) and to the capacitor (C) and the formation the resonant circuit is closed.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Testschalter (Tl) vorgesehen ist, der zwischen einer Energieversorgung und der Induktivität (L) geschaltet ist. 6. Apparatus according to claim 5, characterized in that a second test switch (Tl) is provided, which is connected between a power supply and the inductance (L).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur ersten Induktivität (L) und zum ersten Schalter (LO) eine zweite Induktivität (L2) und ein zweiter Schalter (LO2) in Reihe geschaltet sind, wobei parallel zum zweiten Schalter ein zweiter Kondensator (C6) geschaltet ist.7. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that parallel to the first inductance (L) and the first switch (LO), a second inductance (L2) and a second switch (LO2) are connected in series, wherein parallel to second switch, a second capacitor (C6) is connected.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzpotenzial vorgesehen ist, das zum Laden des Schwingkreises dient.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a reference potential is provided which serves for charging the resonant circuit.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Testschaltung derart konfiguriert ist, dass der Schwingkreis um das Referenzpotenzial schwingt.9. The device according to claim 8, characterized in that the test circuit is configured such that the resonant circuit oscillates around the reference potential.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum zweiten Kondensator (C6) eine zweite Zenerdiode geschaltet ist.10. The device according to claim 7, characterized in that parallel to the second capacitor (C6), a second Zener diode is connected.
11. Verfahren zum Testen einer ersten Induktivität (L) einer elektromagnetischen Aktua- torik (11) mit folgenden Verfahrensschritten: mit der ersten Induktivität wird eine Testschaltung zur Bildung eines Schwingkreises verbunden, - der Schwingkreis wird mit Energie versorgt, eine Auswerteschaltung (13) nimmt wenigstens einen elektrischen Parameter des Schwingkreises auf und testet damit, ob die erste Induktivität (L) eine Ansteuerung der Aktuatorik ermöglicht.11. A method for testing a first inductance (L) of an electromagnetic Aktua- toric (11) with the following method steps: with the first inductance, a test circuit is connected to form a resonant circuit, - the resonant circuit is energized, an evaluation circuit (13) decreases at least one electrical parameter of the resonant circuit and thus tests whether the first inductance (L) allows actuation of the actuator.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als der wenigstens eine elektrische Parameter ein erstes Maximum einer Schwingung des Schwingkreises verwendet wird, wobei der Zeitpunkt des ersten Maximums mit einem Toleranzbereich verglichen wird.12. The method according to claim 11, characterized in that as the at least one electrical parameter, a first maximum of a vibration of the resonant circuit is used, wherein the time of the first maximum is compared with a tolerance range.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als der wenigstens eine elektrische Parameter die Frequenz des Schwingkreises verwendet wird.13. The method according to claim 11, characterized in that is used as the at least one electrical parameter, the frequency of the resonant circuit.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz durch die Bestimmung von aufeinander folgenden Maxima oder Nulldurchgängen oder aufstei- genden oder fallenden Flanken bei vorgegebenen Spannungswerten bestimmt wird. 14. The method according to claim 13, characterized in that the frequency is determined by the determination of successive maxima or zero crossings or ascending or falling edges at predetermined voltage values.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Zeitabschnitt ein Lade- oder Entladeverhalten des ersten Kondensators des Schwingkreises bestimmt wird und dass anhand des Lade- oder Entladeverhaltens die Kapazität des ersten Kondensators bestimmt wird, wobei die Kapazität mit der15. The method according to any one of claims 11 to 14, characterized in that in a first time period, a charging or discharging behavior of the first capacitor of the resonant circuit is determined and that on the basis of the charging or discharging the capacitance of the first capacitor is determined, wherein the capacitance with the
Frequenz zur Bestimmung der Induktivität verwendet wird.Frequency is used to determine the inductance.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Testschalter (T2), der parallel zur Induktivität (L) geschaltet ist, nach der Ener- gieversorgung zur Bildung des Schwingkreises geschlossen wird.16. The method according to any one of claims 11 to 15, characterized in that a first test switch (T2), which is connected in parallel to the inductance (L), after the energy supply to the formation of the resonant circuit is closed.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur ersten Induktivität eine zweite Induktivität vorgesehen ist, wobei die zweite Induktivität mit der Testschaltung zur Bildung des Schwingkreises verbunden wird, dass damit die erste und zweite Induktivität zusammen getestet werden. 17. The method according to any one of claims 11 to 16, characterized in that parallel to the first inductance, a second inductance is provided, wherein the second inductance is connected to the test circuit for forming the resonant circuit, that so that the first and second inductance are tested together.
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