EP2406642A1 - Verfahren zur überwachung der elektrischen eigenschaften eines getaktet gesteuerten lastkreises und schaltungsanordnung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur überwachung der elektrischen eigenschaften eines getaktet gesteuerten lastkreises und schaltungsanordnung zur durchführung des verfahrens

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EP2406642A1
EP2406642A1 EP10709464A EP10709464A EP2406642A1 EP 2406642 A1 EP2406642 A1 EP 2406642A1 EP 10709464 A EP10709464 A EP 10709464A EP 10709464 A EP10709464 A EP 10709464A EP 2406642 A1 EP2406642 A1 EP 2406642A1
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EP
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load circuit
control signal
load
inductive
circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10709464A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Schmidtlein
Rainer Baumgaertner
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
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/14—Measuring resistance by measuring current or voltage obtained from a reference source
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2611—Measuring inductance
    • 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
    • G01R31/2832—Specific tests of electronic circuits not provided for elsewhere
    • G01R31/2836—Fault-finding or characterising
    • G01R31/2837—Characterising or performance testing, e.g. of frequency response

Definitions

  • the invention describes a method for monitoring the electrical properties of a clocked controlled load circuit and a circuit arrangement for carrying out the method.
  • the present invention overcomes the problem described above
  • a method for monitoring the electrical properties of a clocked controlled load circuit, wherein the load circuit comprises at least one ohmic and at least one inductive component comprising the following steps: defining at least a first and a second control signal, wherein the control signals are determined such that upon actuation of the Load circuit with the first control signal outweighs the inductive behavior of the load circuit and dominates the ohmic behavior of the load circuit when driving the load circuit with the second control signal, detecting at least one of the control signal and the / the ohmic and / or inductive components dependent variable in controlling the Load circuit with the first control signal and when driving the load circuit with the second control signal, determining the deviations of the measured variables of the expected based on the nominal values of the inductive and resistive components, classifying the state of the load circuit based on the determined deviations.
  • the inventive method and the circuit arrangement according to the invention have the advantage that the ohmic and / or inductive properties of the entire load circuit are fully evaluated and thereby a very reliable statement about the functioning of the entire load circuit and optionally can be made about the source of error.
  • an integrative measuring method is used to detect the measured variables, as described in the earlier German patent application DE 10 2008 04 09 31. Especially with short pulse durations of the control signal, this measurement method delivers very precise results.
  • the method according to the invention can be used both for the initial test prior to the commissioning of the load circuit and for the monitoring of the load circuit during operation.
  • control signals are set such that a mechanical activation of the load circuit is avoided. This could not be guaranteed in previously used methods due to the necessary length of the control pulses, so that it often came to an unwanted activation of the load component, so for example to start an electric motor or to open / close a valve. Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying figures.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a circuit arrangement for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 shows the course of a measured variable as a function of time
  • FIG. 3 the course of a measured variable as a function of the pulse duration
  • FIG. 4 shows the profile of measured variables as a function of the pulse duration and the ohmic and inductive properties
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the sequence of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows the essential elements of a load circuit to which the method according to the invention can be applied and a measuring unit for carrying out the method according to the invention.
  • the load circuit 100 comprises a series circuit of a controllable switching means 101, an inductive load 102 and a measuring means 103, in the simplest case in the form of an ohmic resistor (shunt resistor).
  • a terminal of the switching means 101 is connected to a supply voltage UB.
  • a connection of the measuring means 103 is connected to ground.
  • the measuring means 103 is shown as an ohmic resistance, but can also be realized only by a conductor track section with a known resistance value.
  • the switching means 101 is acted upon by a control unit 104 with a clocked pulse width modulated control signal and serves to control the current flow through the load circuit 100 and thus also by the inductive load 102.
  • a measuring unit 105 may detect one or more of the control signal and the ohmic and inductive components of the load circuit 100 dependent variables. Measured variables can be, for example, the current in the measuring means 103, the voltage at the load 102, the voltage drop at the switching means 101 and / or the supply voltage UB.
  • Such load circuits 100 occur, for example, in the control of a solenoid valve.
  • the switching means 101 is then usually designed as a semiconductor switch, the inductive load 102 as a solenoid for controlling the solenoid valve and the measuring means 103 as a precision resistor.
  • load circuits are found in the control of DC motors.
  • the switching means 101 is configured, for example, as a semiconductor switch.
  • the DC motor which for example serves to drive a hydraulic pump, represents the load 102 and a conductor track section with known resistance serves as a measuring means 103.
  • the method according to the invention is described below by way of example with reference to the current in the measuring means 103 as a measured variable, but can also be used analogously for all other measured variables which depend on the control signal and on the ohmic and inductive properties of the load circuit.
  • FIG. 2 schematically shows a typical course of the current in a load circuit, which consists exclusively of an inductance L and an ohmic resistance R.
  • At least two control signals are determined in a step S 501 (see FIG. 5) such that a first control signal has a frequency and a duty cycle, so that the current flow in the load circuit 100 is determined by the inductor. tive component of the load circuit 100 is stamped, and that a second control signal has a frequency and a duty cycle, so that the current flow in the load circuit 100 is characterized by the ohmic component of the load circuit 100. Frequency and duty cycle are determined depending on the nominal values of the individual components of the load circuit 100.
  • control signals can also be set such that a mechanical activation of the load circuit 100 is avoided, which is desired in many applications. For example, when checking a load circuit with an electric motor as the load component, unintentional starting of the motor should be avoided at all costs. Likewise is also unintentional
  • Measuring method described can be applied analogously in direct measurement of the measured quantities.
  • Both the inductive component and the ohmic component of the load circuit 100 have so-called nominal values L 0 and R 0 . Assuming a constant voltage, the current integral ⁇ Idt is higher than that
  • the two control signals determined such that for the first control signal, the inductive behavior of the load circuit 100 and for the second control signal outweighs the ohmic behavior of the load circuit, the course of the current integral Idt in response to the pulse duration ⁇ in split two parts.
  • FIG. 4 schematically shows a first current integral for a purely inductive load circuit.
  • the first current integral Idt as a function F1 (L 0, ⁇ ), which depends only on the nominal value L 0 of the inductive component of the load circuit and the pulse duration ⁇ of the control signal.
  • F1 L 0, ⁇
  • F2 R 0 , ⁇
  • step S 504 see FIG. 5
  • the functionality and advantageously also the error source are classified.
  • This classification can be realized for example by a classification table, a decision matrix, a map or even a decision tree. Depending on the degree of detail of the table, the matrix, the map or the tree, a very detailed error diagnosis is possible. If, for example, the measured current integral in the inductively embossed region deviates greatly from the nominally expected current integral of the inductance L 0 , this indicates a short-circuit in the inductive load 102 (cf.
  • Example motor short circuit or valve spool short circuit If, on the other hand, the measured current integral in the region of the ohmic embossing has a large deviation from the nominally expected current integral of the resistance Ro, this can be indicative of the alloying of the switching means 101.
  • Deviations from both expected inductive and expected ohmic behavior are also possible to detect errors that can not be detected by evaluating a single measured variable.
  • a relatively high-impedance shunt of an inductive load 102 for example a DC motor, on the one hand leads to a decrease in the ohmic
  • the inventive method can be used both as an initial test before commissioning of the load circuit 100 and as a permanent monitoring of the load circuit 100 during operation.
  • the first control signal is advantageously determined as a signal having a relatively high frequency and a relatively short pulse duration.
  • Control signal is set as a signal with a relatively low frequency, but larger, preferably average pulse width.
  • the frequency of the control signal is advantageously cyclically changed while the duty cycle remains the same.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der elektrischen Eigenschaften eines getaktet gesteuerten Lastkreises (100), wobei der Lastkreis mindestens eine ohmsche und mindestens eine induktive Komponente aufweist, mit folgenden Schritten: Festlegen mindestens eines ersten und eines zweiten Steuersignals, wobei die Steuersignale derart festgelegt werden, dass bei Ansteuerung des Lastkreises (100) mit dem ersten Steuersignal das induktive Verhalten des Lastkreises (100) überwiegt und bei Ansteuerung des Lastkreises (100) mit dem zweiten Steuersignal das ohmsche Verhalten des Lastkreises (100) überwiegt, Erfassen von jeweils mindestens einer von dem Steuersignal und der / den ohmschen und / oder induktiven Komponenten abhängigen Messgröße bei Ansteuerung des Lastkreises (100) mit dem ersten Steuersignal sowie bei Ansteuerung des Lastkreises (100) mit dem zweiten Steuersignal, Ermitteln der Abweichungen der Messgrößen von den auf Grund der Nominalwerte der induktiven und ohmschen Komponenten erwarteten Messgrößen, Klassifizieren des Zustandes des Lastkreises (100) anhand der ermittelten Abweichungen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Überwachung der elektrischen Eigenschaften eines getaktet gesteuerten Lastkreises und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfah- rens
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Überwachung der elektrischen Eigenschaften eines getaktet gesteuerten Lastkreises und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
In getaktet gesteuerten Lastkreisen besteht regelmäßig die Notwendigkeit, die einzelnen Schaltungskomponenten hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften und damit ihrer Funktionsfähigkeit zu überwachen. Dabei ist es üblich, die einzelnen Komponenten, wie zum Beispiel einen Schalter oder eine Lastkomponente getrennt voneinander zu überwachen. Diese Verfahrensweise führt dazu, dass jeweils nur Teilaspekte der elektrischen Eigenschaften des gesamten Lastkreises betrachtet werden und daraus folgend eine Überwachung der elektrischen Ei- genschaften sowie eine darauf basierende Fehleranalyse des gesamten Lastkreises nicht möglich oder zumindest sehr aufwendig ist.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung überwindet die oben beschriebene Problematik durch
Bereitstellung eines Verfahrens zur Überwachung der elektrischen Eigenschaften eines getaktet gesteuerten Lastkreises, wobei der Lastkreis mindestens eine ohmsche und mindestens eine induktive Komponente aufweist, mit folgenden Schritten: Festlegen mindestens eines ersten und eines zweiten Steuersignals, wobei die Steuersignale derart festgelegt werden, dass bei Ansteuerung des Lastkreises mit dem ersten Steuersignal das induktive Verhalten des Lastkreises überwiegt und bei Ansteuerung des Lastkreises mit dem zweiten Steuersignal das ohmsche Verhalten des Lastkreises überwiegt, Erfassen von jeweils mindestens einer von dem Steuersignal und der / den ohmschen und / oder induktiven Komponenten abhängigen Messgröße bei Ansteuerung des Lastkreises mit dem ersten Steuersignal sowie bei Ansteuerung des Lastkreises mit dem zweiten Steuersignal, Ermitteln der Abweichungen der Messgrößen von den auf Grund der Nominalwerte der induktiven und ohmschen Komponenten erwarteten Messgrößen, Klassifizieren des Zustandes des Lastkreises anhand der ermittelten Abweichungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung haben den Vorteil, dass die ohmschen und / oder induktiven Eigenschaften des gesamten Lastkreises vollständig ausgewertet werden und dadurch eine sehr zuverlässige Aussage über die Funktionsfähigkeit des gesamten Lastkreises sowie gegebenenfalls über die Fehlerquelle getroffen werden kann.
Vorzugsweise wird zum Erfassen der Messgrößen eine integrative Messmethode verwendet, wie sie in der älteren deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 04 09 31 beschrieben ist. Insbesondere bei kurzen Impulsdauern des Steuersignals liefert diese Messmethode sehr präzise Ergebnisse.
Ferner ist es vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowohl zum Initialtest vor Inbetriebnahme des Lastkreises als auch zur Überwachung des Last- kreises im laufenden Betrieb verwendet werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Steuersignale derart festgelegt dass eine mechanische Aktivierung des Lastkreises vermieden wird. Dieses konnte bei bisher verwendeten Verfahren aufgrund der dazu notwendigen Länge der Steuerimpulse nicht gewährleistet werden, so dass es häufig zu einer nicht gewollten Aktivierung der Lastkomponente kam, also zum Beispiel zum Anlaufen eines Elektromotors oder zum Öffnen / Schließen eines Ventils. Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
Kurze Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung zur Durchfüh- ren des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 2 den Verlauf einer Messgröße in Abhängigkeit von der Zeit,
Figur 3 den Verlauf einer Messgröße in Abhängigkeit von der Impulsdauer,
Figur 4 den Verlauf von Messgrößen in Abhängigkeit von der Impulsdauer und der ohmschen und der induktiven Eigenschaft,
Figur 5 eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Ver- fahrens.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 sind die wesentlichen Elemente eines Lastkreises, auf die das erfin- dungsgemäße Verfahren anwendbar ist, sowie eine Messeinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Der Lastkreis 100 umfasst eine Reihenschaltung eines steuerbaren Schaltmittels 101 , einer induktiven Last 102 und eines Messmittels 103, im einfachsten Fall in Form eines ohmschen Widerstandes (Shunt-Widerstand). Ein Anschluss des Schaltmittels 101 ist an eine Versorgungsspannung UB angeschlossen. Ein Anschluss des Messmittels 103 ist mit Masse verbunden. Das Messmittel 103 ist als ohmscher Widerstand dargestellt, kann aber auch nur durch einen Leiterbahnabschnitt mit bekanntem Widerstandswert realisiert sein. Das Schaltmittel 101 wird von einem Steuergerät 104 mit einem getakteten pulsweitenmodulierten Steuersignal beaufschlagt und dient zur Steuerung des Stromflusses durch den Lastkreis 100 und somit auch durch die induktive Last 102. Eine Messeinheit 105 kann eine oder mehrere von dem Steuersignal sowie den ohmschen und induktiven Komponenten des Lastkreises 100 abhängige Messgrößen erfassen. Messgrößen können zum Beispiel der Strom im Messmittel 103, die Spannung an der Last 102, der Spannungsab- fall am Schaltmittel 101 und / oder die Versorgungsspannung UB sein.
Derartige Lastkreise 100 treten beispielsweise bei der Steuerung eines Magnetventils auf. Das Schaltmittel 101 ist dann üblicherweise als Halbleiterschalter, die induktive Last 102 als Magnetspule zum Steuern des Magnetventils und das Messmittel 103 als Präzisionswiderstand ausgeführt. Ebenso finden sich derartige Lastkreise bei der Steuerung von Gleichstrommotoren. Dabei ist das Schaltmittel 101 zum Beispiel als Halbleiterschalter ausgestaltet. Der Gleichstrommotor, der zum Beispiel zum Antrieb einer hydraulischen Pumpe dient, stellt die Last 102 dar und ein Leiterbahnabschnitt mit bekanntem Widerstand dient als Mess- mittel 103.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Folgenden beispielhaft anhand des Stromes im Messmittel 103 als Messgröße beschrieben, kann aber analog auch für alle anderen von dem Steuersignal sowie den ohmschen und induktiven Ei- genschaften des Lastkreises abhängigen Messgrößen angewendet werden.
In Figur 2 ist schematisch ein typischer Verlauf des Stromes in einem Lastkreis dargestellt, der ausschließlich aus einer Induktivität L und einem ohmschen Widerstand R besteht. Nach dem Einschaltzeitpunkt TO steigt der Strom I zunächst verzögert an, was auf die Induktivität L zurückzuführen ist, um schließlich einen
Sättigungswert zu erreichen, der durch den Wert des ohmschen Widerstandes R bestimmt wird. Folglich überwiegt bei Steuerimpulsen mit kurzer Impulsdauer τL das induktive Verhalten des Lastkreises, wohingegen bei Steuerimpulsen mit längerer Impulsdauer τR das ohmsche Verhalten des Lastkreises überwiegt.
Erfindungsgemäß werden nun zur Überwachung der elektrischen Eigenschaften des Lastkreises 100 in einem Schritt S 501 (vgl. Figur 5) mindestens zwei Steuersignale derart festgelegt, dass ein erstes Steuersignal eine Frequenz und ein Tastverhältnis aufweist, so dass der Stromfluss im Lastkreis 100 durch die induk- tive Komponente des Lastkreises 100 geprägt wird, und dass ein zweites Steuer- signal eine Frequenz und ein Tastverhältnis aufweist, so dass der Stromfluss im Lastkreis 100 durch die ohmsche Komponente des Lastkreises 100 geprägt wird. Frequenz und Tastverhältnis werden dabei in Abhängigkeit der Nominalwerte der einzelnen Komponenten des Lastkreises 100 festgelegt.
Dabei können die Steuersignale auch derart festgelegt werden, dass , dass eine mechanische Aktivierung des Lastkreises 100 vermieden wird, was in vielen Anwendungsfällen gewünscht wird. So soll beispielsweise bei der Überprüfung eines Lastkreises mit einem Elektromotor als Lastkomponente ein ungewolltes An- laufen des Motors unbedingt vermieden werden. Ebenso ist auch ungewolltes
Öffnen oder Schließen eines Magnetventils infolge einer Überprüfung unerwünscht.
Insbesondere die Messung abhängiger Messgrößen in getaktet gesteuerten Lastkreisen mit kurzen Ansteuerpulsen ist schwierig und aufwendig. Deshalb wird zur Erfassung der Messgrößen in einem Schritt S 502 (vgl. Figur 5) vorteilhaft eine integrative Messmethode, wie sie in der älteren Anmeldung DE 10 2008 04 09 31 beschrieben ist, eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Folgenden anhand der integrativen
Messmethode beschrieben, kann aber bei direkter Messung der Messgrößen analog angewendet werden.
Sowohl die induktive Komponente als auch die ohmsche Komponente des Last- kreises 100 weisen sogenannte Nominalwerte L0 bzw. R0 auf. Setzt man eine gleichbleibende Spannung voraus, ergibt sich das Stromintegral \ Idt über dem
Strom im Messmittel 103 als Funktion F des Nominalwertes L0 der induktiven Komponente des Lastkreises 100, des Nominalwertes Ro der ohmschen Komponente des Lastkreises 100 sowie der Impulsdauer τ des Steuersignals. Somit kann ein Sollverlauf des Stromintegrals ermittelt werden (Figur 3). Bedingt durch die Eigenschaften der verwendeten elektrischen Komponenten sowie Umweltbedingungen, wie zum Beispiel der Temperatur, ergibt sich ein Toleranzbereich um den Sollverlauf, in dem sich der Wert des Stromintegrals \ Idt eines funktionierenden Lastkreises 100 bewegen darf. Liegen die Messgrößen außerhalb dieses Toleranzbereichs so ist der Lastkreis 100 als nicht oder nur eingeschränkt funktionsfähig zu klassifizieren.
Werden nun die beiden Steuersignale, wie erfindungsgemäß vorgesehen, derart festgelegt, dass für das erste Steuersignal das induktive Verhalten des Lastkreises 100 und für das zweite Steuersignal das ohmsche Verhalten des Lastkreises überwiegt, kann auch der Verlauf des Stromintegrals Idt in Abhängigkeit von der Impulsdauer τ in zwei Teilbereiche aufgespaltet werden.
In Figur 4 ist schematisch ein erstes Stromintegral für einen rein induktiven Lastkreis dargestellt. Setzt man wiederum eine gleichbleibende Spannung voraus, ergibt sich das erste Stromintegral Idt als Funktion F1 (L0, τ ) , welche nur noch von dem Nominalwert L0 der induktiven Komponente des Lastkreises und der Impulsdauer τ des Steuersignals abhängt. Außerdem ist ein zweites Strominteg- ral für einen rein ohmschen Lastkreis dargestellt, welches unter der Voraussetzung einer konstanten Spannung als Funktion F2 (R0, τ ) nur noch von dem Nominalwert R0 der ohmschen Komponente des Lastkreises und der Impulsdauer τ des Steuersignals abhängt. Diese auf den Nominalwerten der induktiven und ohmschen Komponenten des Lastkreises basierenden Sollverläufe der Mess- große werden schließlich zur Klassifizierung genutzt. Auch zu diesen Sollverläufen ergeben sich selbstverständlich aufgrund der Eigenschaften der verwendeten elektrischen Komponenten und von Umwelteinflüssen, wie zum Beispiel der Temperatur, Toleranzbereiche (hier nicht dargestellt), in denen sich die Messgrößen eines funktionsfähigen Lastkreises 100 bewegen dürfen. Liegen die ge- messenen Werte jedoch außerhalb dieses Toleranzbereichs so ist der Lastkreis
100 als nicht oder nur eingeschränkt funktionsfähig zu klassifizieren.
Zur Klassifizierung werden zunächst in einem Schritt S 503 (vgl. Figur 5) die Abweichungen der Messgrößen von den auf Basis der Nominalwerte der Kompo- nenten ermittelten Sollverläufen ermittelt, das heißt einerseits eine Abweichung der ersten Messgröße vom ersten Stromintegral ΪM =F1 (L0, τ ) und andererseits eine Abweichung der zweiten Messgröße vom zweiten Stromintegral Idt =F2 (R0, τ ). Abhängig von diesen Abweichungen wird anschließend in ei- nem Schritt S 504 (vgl. Figur 5) die Funktionsfähigkeit und vorteilhaft ggf. auch die Fehlerquelle klassifiziert.
Diese Klassifizierung kann beispielsweise durch eine Klassifizierungstabelle, eine Entscheidungsmatrix, ein Kennfeld oder auch einen Entscheidungsbaum realisiert werden. Je nach Detaillierungsgrad der Tabelle, der Matrix, des Kennfeldes oder des Baums ist dadurch auch eine sehr detaillierte Fehlerdiagnose möglich. Weist beispielsweise das gemessene Stromintegral im induktiv geprägten Bereich stark von dem nominal zu erwartenden Stromintegral der Induktivität L0 ab, weist dies auf einen Windungskurzschluss in der induktiven Last 102 hin (zum
Beispiel Motorkurzschluss oder Ventilspulenkurzschluss). Weist dagegen das gemessene Stromintegral im Bereich der ohmschen Prägung eine starke Abweichung vom nominal zu erwartenden Stromintegral des Widerstands Ro auf, so kann dies auf das Durchlegieren des Schaltmittels 101 hinweisen. Besondere Vorteile bietet das erfindungsgemäße Verfahren jedoch bei der Kombination von
Abweichungen sowohl vom erwarteten induktiven als auch vom erwarteten ohm- schen Verhalten. Auf diese Weise können auch Fehler erkannt werden, die durch Auswertung einer einzelnen Messgröße nicht detektierbar sind. So führt beispielsweise ein relativ hochohmiger Nebenschluss einer induktiven Last 102 , zum Beispiel eines Gleichstrommotors, einerseits zum Absinken des ohmschen
Widerstands andererseits aber auch zum Absinken der Induktivität. Nur durch die gleichzeitige Betrachtung und Auswertung beider Abweichungen vom erwarteten Nominalwert ist es möglich einen derartigen Fehler zu erkennen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl als initialer Test vor Inbetriebnahme des Lastkreises 100 als auch als permanente Überwachung des Lastkreises 100 im laufenden Betrieb verwendet werden.
Für einen initialen Test wird dabei das erste Steuersignal vorteilhaft als Signal mit relativ hoher Frequenz und relativ kleiner Impulsdauer festgelegt. Das zweite
Steuersignal wird als Signal mit relativ niedriger Frequenz, aber größerer, vorzugsweise mittlerer Impulsbreite festgelegt. Für eine permanente Überwachung des Lastkreise 100 im laufenden Betrieb wird dagegen vorteilhaft bei gleichbleibender Tastverhältnis die Frequenz des Steuersignals zyklisch verändert.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Überwachung der elektrischen Eigenschaften eines getaktet gesteuerten Lastkreises (100), wobei der Lastkreis (100) mindestens eine ohmsche und mindestens eine induktive Komponente aufweist, mit folgenden Schritten: - Festlegen mindestens eines ersten und eines zweiten Steuersignals, wobei die Steuersignale derart festgelegt werden, dass bei Ansteuerung des Lastkreises (100) mit dem ersten Steuersignal das induktive Verhalten des Lastkreises (100) überwiegt und bei Ansteuerung des Lastkreises (100) mit dem zweiten Steuersignal das ohmsche Verhal- ten des Lastkreises (100) überwiegt,
- Erfassen von jeweils mindestens einer von dem Steuersignal und der / den ohmschen und / oder induktiven Komponenten abhängigen Messgröße bei Ansteuerung des Lastkreises (100) mit dem ersten Steuersignal sowie bei Ansteuerung des Lastkreises (100) mit dem zweiten Steuersignal,
- Ermitteln der Abweichungen der Messgrößen von den auf Grund der Nominalwerte der induktiven und ohmschen Komponenten erwarteten Messgrößen,
- Klassifizieren des Zustandes des Lastkreises (100) anhand der ermit- telten Abweichungen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei mindestens eines der Steuersignale mindestens zwei Steuerimpulse umfasst.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zur Erfassung der Messgrößen eine integrative Messmethode verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Lastkreis (100) zumindest ein Schaltmittel (101 ) und eine induktive Last (102) aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Last (102) ein Gleichstrommotor oder die Magnetspule eines Magnetventils ist.
6. Verfahren nach einem Ansprüche 4 oder 5, wobei als Messgröße der Span- nungsabfall am Schaltmittel (101 ), der Spannungsabfall an der Last (102) und/oder die Versorgungsspannung (UB) dient.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Lastkreis (100) ein Messmittel (103) aufweist und der Strom im Messmittel (103) als Messgröße dient.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuersignale derart festgelegt werden, dass ein ungewolltes mechanisches Aktivieren des Lastkreises (100) vermieden wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren als initialer Test vor Inbetriebnahme des Lastkreises (100) durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das erste und das zweite Steuersignal derart festgelegt werden, dass die Frequenz des ersten Steuersignals höher ist als die Frequenz des zweiten Steuersignals und dass die Impulsdauer des ersten Steuersignals kleiner ist als die Impulsdauer des zweiten Steuersignals.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren im lau- fenden Betrieb des Lastkreises (100) durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei das erste und das zweite Steuersignal derart festgelegt werden, dass bei gleichbleibendem Tastverhältnis die Frequenz der Steuersignale zyklisch verändert wird.
13. Schaltungsanordnung zur Überwachung der elektrischen Eigenschaften eines getaktet gesteuerten Lastkreises, wobei der Lastkreis mindestens ein Schaltmittel (101 ) und mindestens eine induktive Last (102) umfasst, die aufweist: - ein Steuergerät (104) zur Steuerung des Schaltmittels (101 ) und - eine Messeinheit (105) zur Erfassung und Auswertung von Messgrößen, wobei die Schaltungsanordnung zur Durchführung eines Überwachungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingerichtet ist.
EP10709464A 2009-03-09 2010-03-08 Verfahren zur überwachung der elektrischen eigenschaften eines getaktet gesteuerten lastkreises und schaltungsanordnung zur durchführung des verfahrens Withdrawn EP2406642A1 (de)

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