JPH09502338A - 車両における負荷の操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 負荷内の電流の流れに影響を与える少なくとも２つのスイッチ要素を備え、ここで各スイッチ要素に対してこのスイッチ要素内を流れる電流がモニタされかつ短絡を検出するために評価される、車両における負荷の操作装置が提案されている。

Description

【発明の詳細な説明】 車両における負荷の操作装置 従来の技術 本発明は独立請求項の上位概念に記載の車両における負荷の操作装置に関する ものである。 このような装置はドイツ特許公開第３６２５０９１号（米国特許第４９５１１ ８８号）から既知である。そこでは４つのスイッチ要素を有するブリッジ回路の 出力段が提案され、ここでブリッジ対角点間に配置された負荷内を流れる電流が 測定されかつ所定のしきい値と比較される。負荷内を流れる電流が所定の最大値 を超えると負荷の範囲内における短絡が推定され、出力段は、非常走行運転を行 うために１％の投入サイクル時間が与えられるように遮断される。この方法によ れば、たとえば妨害放射により発生することがある短時間の障害の場合でも最終 段が遮断されかつ非常運転が導入されることがある。これによりこの装置の使用 度は制限される。 したがって、とくに短時間の障害の場合でも使用度が改善され、しかも装置の 操作の信頼性に影響を与えない負荷の操作装置を提供することが本発明の課題で ある。 本発明の第２の特徴によれば、負荷の操作装置は、装置全体の１つの構成部品 への集積化および電気式調節モータを操作するためのマイクロコンピュータとの その結合により、絞り弁またはディーゼル噴射ポンプのような内燃機関の出力設 定要素の調節が可能なように形成されている。 この課題は独立請求項の特徴項に記載の特徴により解決される。 発明の利点 本発明の方法により負荷の操作装置の範囲内の短時間の障害が検出されてもそ れは必ずしも操作を行うことにはならず、したがって装置の使用度が著しく改善 される。 装置の各スイッチ要素内を流れる電流が測定されかつ所定の最大値を超えたか どうかが検査されることはとくに有利である。 最大電流を超えたとき、時限素子がスタートされ、またこの超過が所定の時間 にわたり継続したときにはじめてエラーが検出される。これにより短時間の障害 は装置を遮断させることにはならない。エラー検出はサイクル操作信号とは独立 に行われる。 これにより、操作信号が常時ハイまたはローレベルを有しているときもエラー は検出される。 さらに、検出された短時間の障害をカウントしかつ検出された障害が所定数に 達したときにエラー応答を出すことにより、装置の操作の信頼性が影響されない ことは有利である。 この点においてさらに、それぞれのスイッチ要素内を流れる電流を所定の最大 値に制限する電流制限手段が設けられていることは有利であり、これにより短時 間の障害の場合でも迅速な応答が行われて不本意な操作状態を阻止しても、装置 の使用度は制限されることなく、一方障害を検出しかつ検出された障害を長時間 継続するエラー状態においてカウントすることによる長時間検査および／または 時間条件による長時間検査は、操作の信頼性を確保している。 サイクリック操作において、エラーカウンタが所定のカウントレベルに達して いなかったとき、操作パルスの間にエラーとして検出されたスイッチ要素は次の 操作パルスで再投入されることはとくに有利である。 スイッチ要素が正しく作動しているときにエラーカウンタのカウントを低減す ることは、システムの操作期間の間に種々の時点において発生する分布エラーが 装置を遮断させることを防止するのでとくに有利である。 操作装置のとくに有利な構造により、機能性が制限されることなく標準ＩＣハ ウジング内への集積が可能となる。これにより構成部品の価格が安くなりかつ構 成部品の信頼性が増大される。 所定の応答手段を備えた上記の電流制限のほかに低電圧保護、過電圧保護、過 大温度保護および／または供給電圧に接続されたスイッチ要素の充電ポンプにお ける電圧のモニタリングのようなその他の保護機構を備えた補足態様はとくに有 利である。 マイクロコンピュータが、特定の前提条件下で、エラーとして検出された操作 装置を再投入できることは有利であり、この場合エラーカウンタがリセットされ る。エラーの場合、マイクロコンピュータは出力段を再スタートさせることを数 回試みることができる。 コンピュータのサイクル周波数が２５ｋＨｚと仮定して、カウンタがたとえば １０までカウントしたときエラーカウンタは４００マイクロ秒経過後に満タンと なる。これは、瞬間のエラー状態（たとえばＥＭＶ）の場合、ミリ秒の範囲内で カウンタは直ちに満タンとなることを意味する。したがって、マイクロコンピュ ータはエラーカウンタをリセットしながら１回または数回出力段を再スタートす ることを試みることは意義がある。この方法はきわめて有利であることがわかっ た。 内燃機関の出力設定要素を操作するために直流モータまたはステップモータの 操作を使用した場合に、本発明による方法からとくに利点が得られる。 その他の利点は実施態様に関する以下の説明および請求の範囲から明らかであ る。 図面 以下に本発明を図面に示す実施態様により詳細に説明する。ここで、図１は本 発明による装置を備えた制御装置の全体ブロック回路図を示し、一方図２には本 発明による装置の第１の実施態様の詳細ブロック回路図が示され、図３には第２ の実施態様が示されている。 実施態様の説明 図１はマイクロコンピュータ１０ならびに負荷６２の操作装置１２を示す。マ イクロコンピュータ１０は入力ライン１４ないし１６を有し、入力ライン１４な いし１６はマイクロコンピュータ１０を測定装置１８ないし２０と結合している 。第１の操作ライン２２および第２の操作ライン２４はマイクロコンピュータ１ ０を装置１２の入力Ｅ１ないしＥ２と結合している。モータの操作の好ましい実 施態様においては、入力Ｅ２ないしＥ１に供給される信号はライン２２ないし２ ４に与えられる信号を反転することにより得られる。他の結合ライン２６はマイ クロコンピュータ１０を装置１２の入力Ｄ１と結合している。さらに結合ライン ２ ８は装置１２の出力ＦＦをマイクロコンピュータ１０と結合している。さらに第 ２のマイクロコンピュータ１１を設けてもよく、マイクロコンピュータ１１はラ イン２７を介して装置１２の入力Ｄ２と結合されている。この第２のマイクロコ ンピュータは好ましい実施態様においては他の働き（ガソリン噴射および点火） を有している。このために、第２のマイクロコンピュータに入力ライン１０００ ないし１００２が測定装置１００４ないし１００６から供給されている。マイク ロコンピュータ１０および１１はバス系統１００８を介して情報および制御変数 を交換する。 集積構成部品として構成されていることが好ましい図１に示す装置１２の好ま しい実施態様は電磁負荷を操作するフルブリッジ出力段を含み、電磁負荷はブリ ッジ回路の対角点間に配置されている。図示のブリッジ回路は４つのスイッチ要 素３０、３２、３４、３６を含み、スイッチ要素３０、３２、３４、３６は好ま しい実施態様においてはＭＯＳ電界効果トランジスタとして構成されている。 この場合、スイッチ要素３０の接続点は、スイッチ要素３２の接続点と同様に 、ライン３８ないし４０を介して作動電圧の正極４２と結合されている。スイッ チ要素３０の第２の接続点は結合ライン４４を介してスイッチ要素３４の第１の 接続点と結合され、一方スイッチ要素３４の他の接続点はライン４６を介して作 動電圧の負極４８と結合されている。同様に、スイッチ要素３２の第２の接続点 はライン５０を介してスイッチ要素３６の第１の接続点と結合され、スイッチ要 素３６の他の接続点はライン５２を介して作動電圧の負極４８に通じている。結 合ライン４４からライン５４が電流測定抵抗５５を介して装置１２の接続点５５ に通じ、一方ライン５８がライン５０から装置１２の第２の接続点６０に通じて いる。接続点５６および６０の間に負荷６２が配置されている。 好ましい実施態様においては負荷として直流モータが使用され、一方他の実施 態様においては負荷６２がステップモータの巻線であることもまた好ましい。こ の場合、ステップモータの巻線においては各相に対し装置１２が設けられ、装置 １２はそれぞれ図に示すようにマイクロコンピュータと結合されている。 スイッチ要素３０、３２、３４、３６の各々にそれらを操作する操作要素が付 属され、操作要素はスイッチ要素の操作接続部と結合されている。したがって、 ライン６４は操作要素６６をスイッチ要素３０と結合し、ライン６８は操作要素 ７０をライン３４と結合し、ライン７２は操作要素７４をスイッチ要素３２と結 合し、ならびにライン７６は操作要素７８をスイッチ要素３６と結合している。 以下に操作要素の構造を図２により説明する。 スイッチ要素としていわゆる電流検知ＭＯＳ−ＦＥＴが使用されている。これ は出力を備え、この出力を介してスイッチ要素内を流れる電流を示す信号が与え られる。この出力ラインはそれぞれのスイッチ要素に付属の操作要素に通じてい る。測定ライン８４がスイッチ要素３０から操作要素６６に、測定ライン８８が スイッチ要素３２から操作要素７４に、測定ライン９２がスイッチ要素３４から 操作要素７０に、および測定ライン９６がスイッチ要素３６から操作要素７８に 供給されている。 図１に示す好ましい実施態様において、操作要素にそれぞれに付属のスイッチ 要素を操作するために他の入力ラインが供給されている。操作要素６６はライン ９８を介して装置１２の入力Ｅ１と結合されている。さらに、装置１２の入力Ｅ １からないしはライン９８から、ライン１１０が図示されていないインバータを 介して操作要素７０に通じている。入力Ｅ２からライン１１２が操作要素７４に 通じ、一方同じ入力からないしはライン１１２からライン１１４が図示されてい ないインバータを介して操作要素７８に通じている。 他の有利な実施態様においては、図３に示すように、通常のようにスイッチ要 素３０および３６がＥ１と結合され、またスイッチ要素３２および３４がＥ２と 結合されている。 さらに操作要素６６がライン１００を介して装置１２の入力Ｄ１と結合されて いる。同様に、入力Ｄ１が、場合により、１００から他の操作要素７０、７４お よび７８と結合され、これが図１において同じ符号で示されている。 好ましい実施態様においては、第２のマイクロコンピュータ１１が設けられ、 第２のマイクロコンピュータ１１は装置１２の入力Ｄ２を介して入力Ｄ１と同様 に装置１２の要素と結合されている（ライン１０１参照）。マイクロコンピュー タは、安全上の理由から、出力段を遮断および再投入することが可能である。こ の場合、コンピュータ１１は出力段を操作せず、ここではガソリン噴射および／ または点火を制御するコンピュータとして使用される。入力Ｄ１およびＤ２の入 力信号は装置１２内で論理的にＯＲ結合されている。 モニタユニット８０が装置１２の他の構成部品を形成している。これは操作要 素と多重結合され、この多重結合は図１においては図を見やすくするために簡単 に示されているにすぎない。 ライン１０２（ＦＦ）がモニタユニット８０を操作要素と結合している。ライ ン１０２からさらにライン１０３が装置１２の出力ＦＦに通じている。破線で示 されている結合ライン１０４（ＦＦ２）が好ましい実施態様においてはモニタユ ニット８０をすべての操作要素と結合している。 さらにライン１１８（１１）、１１９（１２）、１０１０（１３）、１０１２ （１４）がモニタユニット８０を操作要素６６、７０、７４、７８と結合してい る。 さらにモニタユニット８０にライン１０６が供給されている。ライン１０６は ユニット８０をユニット１０１４と結合し、ユニット１０１４はユニット８０の 構成部分であってもよくまた他のエラーモニタを構成している。ユニット１０１ ４にはライン１０７を介して作動電圧の尺度が、ライン１０８を介して装置１２ （チップ、基板）の温度の尺度が、ライン１０９を介して基準電圧の尺度がまた ライン１１１を介してスイッチ要素３０および３２の充電ポンプの電圧の尺度が 供給される。比較要素１０１６、１０１８、１０２０、１０２２においてこれら の値が上限および／または下限と比較され、それらのそれぞれの出力信号はＯＲ 結合されている（ゲート１０２４）。ゲート１０２４の出力ラインはライン１０ ６である。 ライン１２０および１２２はモニタ要素８０を入力Ｅ１およびＥ２と結合し、 さらにユニット８０は入力Ｄ１およびＤ２と結合されている（ライン１００、１ ０１）。 図１に示す装置の基本機能を以下に内燃機関の絞り弁を制御する電子式エンジ ン出力制御装置の好ましい使用例について説明する。この場合、モータ６２ない し巻線６２を備えたステップモータが絞り弁と結合されている。マイクロコンピ ュータ１０は、マイクロコンピュータ１０に入力ライン１４ないし１６を介して 測 定装置１８ないし２０から供給される加速ペダル位置、エンジン回転速度、エン ジン温度等の運転変数に基づき装置の操作信号を発生し、操作信号はライン２２ および２４を介してパルス幅変調されたパルス信号の形状で供給される。操作信 号の目標値はマイクロコンピュータ１１から供給してもよく、マイクロコンピュ ータ１１はコンピュータ１０により姿勢制御の範囲内で調節される。 この場合操作信号は相互に反転されている。言い換えると、Ｅ１に存在する操 作信号によりスイッチ要素３０が閉止されると、スイッチ要素３４がインバータ により開放され、またはその逆が行われる。同様に入力Ｅ２に存在する信号によ り同時にスイッチ要素３２が開放され、またインバータによりスイッチ要素３６ が閉止される。これにより急速な電流の形成および遮断、したがってモータの新 しい位置決めが可能となる。 正常運転に対しては装置１２の作動状態は以下のように形成される。 本発明による装置１２の保護およびモニタリングの方法を以下に図２により説 明する。図２はモニタユニット８０ならびに操作要素６６を詳細に示している。 図２において図１と同じ要素が示されているかぎり、これらには同じ符号が付け られ、したがって以下には詳細に説明しない。 さらに操作要素６６の構成は、図を見やすくするために図２には示されていな い操作要素７０、７４および７８の構成に対応することに注目されたい。図を見 やすくするために、同様に図２には入力Ｅ２が示されていないが、これはスイッ チ要素３０との関係において入力Ｅ２がいかなる働きもしていないからである。 したがって、スイッチ要素３２および３４に関しては、入力Ｅ１の代わりにそれ に対応して入力Ｅ２が挿入されなければならない。 スイッチ要素３０は、図２に示す好ましい実施態様においては、ＭＯＳ電界効 果トランジスタ２００からなり、ＭＯＳ電界効果トランジスタ２００のゲート接 続口がライン６４と結合され、またそのソースないしドレーン接続口がライン３ ８ないし４４と結合されている。測定要素８２内において電流Ｉ_Tがトランジス タによりたとえば抵抗を有する構成要素により測定されかつライン８４を介して 操作要素６６に供給される。代替態様としていわゆる「電流検知ＭＯＳ−ＦＥＴ 」がトランジスタとして使用されても有利であり、このトランジスタは電流測定 電池を有している。 この場合、操作要素６６は本質的に３つの要素からなり、すなわち論理回路２ ０２、電流制限部分、場合により充電ポンプを有する操作回路２０４、ならびに 比較器２０６からなっている。本質的にＡＮＤゲートとして構成されている論理 回路２０２には、ライン９８が入力Ｅ１から、ライン１００がＯＲゲート２０１ 内に集められた入力Ｄ１およびＤ２から、ライン１０２および１０４がモニタユ ニット８０から、ならびに比較器２０６の出力ライン２０８が供給される。ライ ン２１０を介して論理回路２０２が操作回路２０４と結合され、操作回路２０４ にはさらに比較器２０６と同様にライン８４が供給されている。操作回路２０４ の出力ラインはライン６４を形成し、ライン６４は操作要素６６をスイッチ要素 ３０と結合している。一方で比較器２０６の出力ラインはライン２０８を介して 論理回路２０２に通じ、さらにライン１１８を介してモニタユニット８０にも通 じている。 モニタユニットは次の構成要素、すなわち増加／減少カウント手段（エラーカ ウンタ）２１２および本質的にＯＲゲートとして構成されている論理回路２１４ からなっている。 カウント手段２１２にはライン１２０が入力Ｅ１ないしライン９８から、ライ ン１１６が入力Ｄ１／Ｄ２ないしライン１００から、ならびにライン２２２が論 理回路２１４から供給される。カウント手段２１２ないしモニタユニット８０の 出力ラインはライン１０２を形成し、ライン１０２は、操作要素６６の中の論理 回路２０２に供給されている。ライン１０２からライン１０３が装置１２の出力 ＦＦに通じている。 論理回路２１４にはライン１１４が操作要素６６から供給され、ならびにライ ン１１９、１０１０および１０１２がそれぞれ操作要素７０、７４ないし７８か ら供給される。 ライン１０６はライン１０４としてモニタユニット８０から操作要素６６に通 じている。 上記のように、図２に示す好ましい実施態様はスイッチ要素３０および操作要 素６６との組合せでのみ示されている。完全に示した場合、ライン１００、１０ ２および１０４は操作要素６６のみでなく他の操作要素７０、７４および７８に も供給される。さらにモニタユニット８０には、有利な実施態様においては、入 力Ｅ１ないしライン９８からのライン１２０のほかにライン１２２が入力Ｅ２な いしライン１１２／１１４から供給される。これらは、負荷６２の正方向および 負方向に電流が流れる際にエラー状態を同時評価するために、たとえばライン１ ２０とのＯＲ結合を介してカウント手段２１２に供給される。 以下に図２に示す機能をエラーのない操作において説明する。 マイクロコンピュータ１０は相互に反転されたパルス形状の操作信号を発生し 、パルス形状の操作信号はある実施態様においては１つの信号からの反転により 形成され、またコンピュータ１０はこれらの信号をライン２２および２４から構 成部品１２の入力Ｅ１およびＥ２に供給する。エラーのない操作の場合、論理回 路２０２に存在する信号は、ライン９８を介して操作要素６６に供給されたパル ス変調入力信号がライン２１０にさらに供給されるように構成されている。操作 回路２０４においてライン２１０を介して供給されたパルス幅変調出力信号がト ランジスタを制御するために処理される。たとえば回路２０４は電圧上昇回路（ 充電ポンプ）を含み、電圧上昇回路はトランジスタの開閉を確実に行う。したが って、トランジスタはパルス幅変調操作信号に応じてサイクリックに開閉される 。それに対し反転し且つ同期してスイッチ要素３４は開閉される。入力Ｅ２にお ける入力信号により、スイッチ要素３２および３６は上記のように操作され、こ れ により負荷６２内をパルス幅変調信号のパルス幅で平均された電流が流れ、この 電流により位置決めが実行される。 操作中に種々のエラータイプが発生することがある。短絡または準短絡エラー 状態はとくに危険であり、これらは、たとえば負荷６２内の短絡、または負荷６ ２に通じるラインの接地または操作電圧との短絡として発生することがある。さ らに、操作電圧が所定の最小値を下回った場合または操作電圧および基準電圧が 最大値を上回った場合に、負荷の不定の挙動が発生することがある。さらに、構 成要素１２に熱負荷がかかった場合に希望しない操作状態が発生することがある 。 上記のエラータイプに対して本発明により構成要素１２内に保護機構が設けら れている。 短絡保護の出発点はスイッチ要素内を流れる電流の測定である。この場合、各 スイッチ要素に電流測定要素、たとえば図２における測定要素８２が設けられて いる。一方測定された電流は操作要素２０４に供給され、操作要素２０４は電流 制限回路を有し（たとえばダイオードにより形成され）、電流制限要素は所定の 最大値Ｉ_Tmaxに電流を制限する方向に操作信号に影響を与える。この手段は２な いし４マイクロ秒の範囲内で急速な制限を行う。さらに電流測定値が比較器２０ ６に供給され、比較器２０６は電流を所定の最大値と比較する。電流がこの最大 値を超えた場合ないしは電流がこの最大値に等しい場合（電流制限）、比較器２ ０６はその出力において信号レベルを変化させる。これにより論理回路２０２は ライン９８を介して供給された操作信号がライン２１０に到達することを阻止す る。 その後、比較器２０６によりライン１１８および論理回路２１４を介してエラ ーカウンタが１だけ増加される。したがって、この動きの遅いスイッチ部分は論 理回路２０２を介してトランジスタを開放させる。 好ましい実施態様においては、電流制限回路と比較器との最大値は異なってお り、この場合比較器の最大値は電流制限回路の最大値より小さい。 トランジスタを開くことによりトランジスタ内を流れる電流は低下し、したが って比較器の出力信号はそのレベルを再び交換する。これにより、ライン９８を 介して論理回路２０２に供給される操作信号の次のパルスによりトランジスタを 改 めて閉じる試みが行われる。短絡が継続して存在する場合、上記の実施態様によ りトランジスタは再び開かれかつカウンタ２１２は１だけ増加される。エラーカ ウンタが所定の値たとえば１０に到達したとき、エラーカウンタはその出力ライ ン１０２上のレベルを交換し、これにより一方ではトランジスタは論理回路２０ ２を介して継続して開かれ、すなわち入力信号のパルスはスイッチ要素を再び閉 じる試みに至らず、他方で出力ライン１０３および２８を介してエラーメッセー ジがマイクロコンピュータに伝送される。この場合、ライン１０２を介してスイ ッチ要素３０のみでなくすべてのスイッチ要素が開かれるが、一方比較器２０６ の出力信号はこの比較器に付属のスイッチ要素の開放のみに作用する。 要約すると、電流がＩｍａｘを超えた後に、トランジスタにまず電流制限が作 動され、次に操作信号Ｅ１ないしＥ２の電流比較器との結合によりエラーカウン タがセットされるといえる。 トランジスタを開放するときにエラーがもはや存在しないことが検出されると 、エラーカウンタ２１２のカウンタ状態が０以上であるとき、ライン１２０を介 して操作信号のパルスによりエラーカウンタ２１２は１だけリセットされる。こ れにより、希望しない「個々の短絡」の加算が構成要素１２の遮断のために長時 間にわたり行われることが阻止される。 他の有利な実施態様においては、トランジスタの次の再度の閉じる試みのとき エラーがもはや存在せずかつカウンタ状態が０以上のとき、エラーカウンタはリ セットされる。 論理回路２１４にフルブリッジ出力段の他のスイッチ要素の比較器出力ライン １１９、１０１０および１０１２が供給される。論理回路２１４は本質的に論理 ＯＲ機能を示すので、いずれかのトランジスタにおける個々のエラーはエラーカ ウンタ２１２に影響を与えることになる。これは、エラーカウンタにおいてスイ ッチ要素のエラー状態が加算されること、すなわち４つのスイッチ要素の各々が 短絡の場合にエラーカウンタを増加させることを意味する。これは、たとえば負 荷の範囲内において危険なエラー状態がきわめて迅速に応答され、しかも個々の エラーにおける使用度が制限されることがないので操作の信頼性を著しく改善す る。 出力段の再投入は入力Ｄ１またはＤ２を介してのみ可能であり、出力段はマイ クロコンピュータ１０または１１による対応のサイド交換によりエラーカウンタ をリセットしかつ論理回路２０２を再び起動する。これはたとえば、マイクロコ ンピュータが出力ＦＦを介して供給されるエラー情報を評価し、次に所定の基準 に従って構成要素１２が再び投入されるべきか否かを決定することにより行うこ とができる。 この方法は、たとえば妨害放射のような短時間の障害は全体の出力段を遮断す るには至らないという利点を有している。 電子式絞り弁制御の好ましい実施態様においては、約１５ないし２５ｋＨｚの 周波数で出力段が操作され、これによりパルス幅変調信号のオン／オフをきわめ て短い時間で行うことができる。提案された短絡保護の方法はこの場合に対して も適切である。さらに上記の方法はたとえば負荷６２の接地との短絡のような操 作時にのみ発生する短絡をも検出することが可能である。 さらに他の保護機構を設けてもよい。 ライン１０８を介してユニット１０１４に構成要素１２の温度を示す温度信号 が供給される。この過熱保護は、パルス変調信号がスイッチ要素３０を２ないし ５マイクロ秒より小さい時間範囲内で操作要素を操作するというエラーケースを カバーし、したがって上記の保護機構は応答することができない。したがって、 スイッチ回路１０２２内にライン１０８を介して供給された温度信号をしきい値 と比較し、これにより過大温度の場合に対応する信号交換が行われ、この信号交 換はゲート１０２４、ライン１０６およびライン１０４を介して論理回路２０２ を遮断しかつスイッチ要素３０ならびに他の４つのスイッチ要素を開放させる。 作動電圧が所定の範囲外にあるときに装置の操作を阻止するために、ライン１ ０７を介して作動電圧がスイッチ回路１０１６に供給され、スイッチ回路１０１ ６は作動電圧を最小しきい値ないし最大しきい値と比較する。これらのしきい値 のいずれかを下回ったりないしは上回ったりしたときに、ゲート１０２４、ライ ン１０６およびライン１０４を介して出力段の遮断が行われ、すなわちスイッチ 要素３０ならびに他の３つのスイッチ要素の操作の遮断が行われる。 この場合、有利な実施態様においては、過大温度の場合またはしきい値を下回 ったりあるいは上回ったりした場合、エラーカウンタが所定の値にセットされ、 こ の値はマイクロコンピュータに伝達されて出力段を再投入するための２〜３の根 拠を形成し、これによりコンピュータはたとえば過大温度の場合に所定の時間経 過後出力段を再投入する。 これらの３つの保護機構は個々に組み合わせてもまたは上記の短絡保護と組み 合わせてもよい。さらに同様に充電ポンプの電圧ならびに論理基準電圧を評価し てもよい。 集積構成要素は電動機を操作するフルブリッジ出力段に対しとくに有利であり 、集積構成要素はマイクロコンピュータと結合するための少なくとも２つの入力 Ｅ１およびＥ２ならびにＤ１またはＤ２および出力ＦＦを含みかつ上記の保護機 構も含む。 好ましい実施態様においては、ライン２８上にエラー情報が伝達されるような エラーのときにマイクロコンピュータにより出力段への電流供給を遮断する手段 が設けられている。 図３に第２の好ましい具体例として本発明による方法の他の実施態様が示され ている。ここでは４つのスイッチ要素に対して上記の第２の操作原理が使用され 、この場合、入力Ｅ１における操作信号によりスイッチ要素３０および３６が操 作され、入力Ｅ２の操作信号を介してスイッチ要素３２および３４が操作される 。この場合、パルス形状操作信号は入力Ｅ１およびＥ２において相互に反転して もよい。入力Ｅ１における入力信号の反転はこのとき好ましくはマイクロコンピ ュータ１０内で行ってもまたは装置１２自身内の対応する装置により行ってもよ い。たとえば、スイッチ要素３４の操作のための入力Ｅ１からの信号の上記の反 転は必要ない。 図３において、図１および２と同じ符号で示した要素はそこに記載されている ものと同じ作用を有し、したがって以下では詳細には説明しない。さらに、図３ において、スイッチ要素および操作要素は図をわかりやすくするために１つの要 素内にまとめられていることを付け加えておく。 図示されていない装置１２の入力Ｅ１からの入力ライン３００は操作およびス イッチ要素３３、６６と、操作およびスイッチ要素３６、７８とならびにモニタ ユニット８０とに通じている。同様に入力Ｅ２からの入力ライン３０２は操作お よびスイッチ要素３２、７４と、操作およびスイッチ要素７４、７０とならびに モニタユニット８０とに通じている。図２に示すように、各操作／スイッチ要素 にはエラーライン１０２が通じている。さらに各操作／スイッチ要素からライン がモニタユニット８０に供給され、ラインは所定の最大値を超えたことを指示す る。これらは図１に示すライン１１８、１１９、１０１０ならびに１０１２であ る。 さらにモニタユニット８０は、入力Ｄ１およびＤ２からの入力ライン１００お よび１０１と、作動電圧が所定の制限値を上回ったりないしは下回ったりしたこ とを示す信号が供給される入力ライン１０７と、所定のチップ温度を上回ったこ とを示す信号を供給するライン１０８と、スイッチ要素３０および３２の充電ポ ンプの電圧が所定値を上回ったことを示す信号を供給するラインと、出力段の論 理構成部品に供給される基準電圧が所定の限界値を上回ったことを示す信号が供 給されるライン１０９とを有している。 図３に示すモニタリングの実施態様の原理は、両方のハーフブリッジ（スイッ チ要素３０および３６ないしスイッチ要素３２および３４）が相互に別々にモニ タされることにある。このためにライン１１８および１０１２がモニタユニット ８０内でＯＲゲート３０４に供給され、ＯＲゲート３０４の出力ライン３０６は 一方で時限素子３０８に、他方でカウント手段３１２の増加入力３１０に供給さ れる。カウント手段３１２の減少入力３１４にはライン３００が入力Ｅ１から供 給される。時限素子３０８の出力ライン３１６ならびにカウント手段３１２の出 力ライン３１８は他のＯＲゲート３２０に供給され、ＯＲゲート３２０の出力ラ イン３２２は第３のＯＲゲート３２４に供給される。ＯＲゲート３２４の出力ラ インはＤ−フリップフロップ３３０のサイクル入力３２８に通じている。同様に 第２のハーフブリッジ（スイッチ要素３２および３４）に関しては、ライン１０ １０ならびに１１９がＯＲゲート３３２に通じ、ＯＲゲート３３２の出力ライン は時限素子３３６ならびにカウント手段３３０の増加入力３３８に通じている。 カウント手段３４０の減少入力３４２にはライン３０２が入力Ｅ２から供給され ている。時限素子３３６の出力ライン３４４ならびにカウント手段３４０の出力 ライン３４６はＯＲゲート３４８に通じ、ＯＲゲート３４８の出力ライン３５０ は同様にＯＲゲート３２４に通じている。フリップフロップ３３０のＤ入力には ライン３５２が供給され、ライン３５２は論理１に結合されている。フリップフ ロップ３３０の出力Ｑに接続している出力ライン３５４はＮＯＲゲート３５６に 通じ、ＮＯＲゲート３５６の第２の入力ライン３５６は他のＯＲゲート３６０か ら供給されている。ＯＲゲート３６０において入力ライン１００、１０１、１０ ７、１０８、１０９、１１１が論理的に相互に結合されている。ライン３５８は さらにフリップフロップ３３０ならびにカウント手段３４０および３１２のリセ ット入力に通じている。ＮＯＲゲート３５６の出力ラインはモニタユニット８０ の出力ライン１０２を形成し、出力ライン１０２は一方で操作／スイッチ要素に 、他方で装置１２の出力ＦＦに供給されている。 図３に示す装置の機能を以下に示す。各スイッチ要素は電流検知ＦＥＴの形で 構成されていることが好ましく、各スイッチ要素は対応する操作要素の出力を介 して内部の所定の最大電流を超えたことを伝達する。これにより各スイッチ要素 の過電流がモニタされる。スイッチ要素内を流れる電流が所定の最大値を超える と、対応する信号がライン１１８、１０１２、１０１０または１１９を介してモ ニタユニット８０に伝達され、モニタユニット８０において対応するＯＲゲート ３０４、３３２を介して、一方で時限素子３０８ないし３３６をスタートさせる ために、他方でカウント手段３１２ないし３４０を増加するために供給される。 このときスイッチ要素内を流れる電流が操作要素において図２に示すように最大 値に制限される。各ハーフブリッジに１つの時限素子および１つのカウント手段 のみが付属されていることが重要であり、これによりハーフブリッジのスイッチ 要素内の過電流はそれぞれ個々にまたは組み合わせでエラーモニタに供給される 。時限素子３０８ないし３３６は、ハーフブリッジのスイッチ要素のいずれかま たは両方のスイッチ要素の過電流信号がその時間的和において所定値たとえば５ ０マイクロ秒を超えたときに出力信号を発生する。この出力信号はライン３１６ ないし３４４と、ＯＲゲート３２０ないし３４８と、ライン３２２ないし３５０ と、ＯＲゲート３２４と、ライン３２６とを介してエラーフリップフロップ３３ ０のサイクル入力３２８に供給される。そこで入力３２８におけるレベル交換に より出力Ｑにおいてレベル交換が発生され、これがライン３５４およびＮＯＲゲ ート ３５６を介してレベル交換のために、したがってエラーフラッグＦＦのセットの ために出力ライン１０２に供給される。エラーフラッグＦＦのセットは、すべて のスイッチ要素を開くためにライン１０２を介してならびにエラーメッセージの ためにライン２８を介してマイクロコンピュータ１０に通じている。この場合、 両方のハーフブリッジは相互に交互に評価され、これによりハーフブリッジの１ つのスイッチ要素、ハーフブリッジの両方のスイッチ要素または両方のハーフブ リッジ内のスイッチ要素のいずれかがエラー状態になったときにエラーが検出可 能である。しかしながら、過電流エラー状態は、所定の方法により、サイクル操 作信号の継続時間が時限素子３０８ないし３３６内の所定の継続時間より大きい ときに検出されるが、その理由は、サイクル操作信号のアクティブ状態が終了後 に、対応するスイッチ要素が開かれしたがって過電流検出が停止するからである 。この操作状態をも制御するためにカウント手段３１２および３４０が設けられ 、カウント手段３１２および３４０は既知のようにそれぞれ検出された過電流が 加算され、エラーが存在していないときに各操作パルスまたは操作パルスの所定 数が減算される。この場合、操作周波数が半分になることは有利であり、これに よりエラーカウンタはそれぞれ２つの周期ごとに減算される。エラーカウンタの 値が対応する制限値を超えたときに、カウント手段はその出力ラインを介して対 応する信号を供給し、信号は上記のようにエラーフラッグＦＦをセットさせる。 時限素子により操作信号とは独立にエラー検出が行われる。入力Ｅ１またはＥ ２において、常時スイッチ要素に対し閉止信号が発生しかつこの状態の間に短絡 が発生したとき、所定の時間経過後に出力手段は遮断されかつエラーフラッグが セットされる。この場合、集積出力段は、好ましくは５０マイクロ秒の所定時間 の間出力段が最大電流に制限された電流に耐えられるように設計されている。上 記のモニタ手段のほかに、図３に示すように他の機能が設けられている。第１に 、出力段は入力Ｄ１およびＤ２を介して遮断可能でありまたライン３５８を介し てエラーフラッグＦＦをセット可能である。第２に、エラーの場合にライン１０ ０または１０１のサイド切換がカウンタおよびフリップフロップ３３０をリセッ トさせ、これにより出力段を起動することが可能である。 さらに、作動電圧、論理基準電圧、充電ポンプ電圧ならびにチップ温度が所定 の限界値内にあるかどうかをモニタする他のモニタ手段が設けられている。作動 電圧ＵＢａｔは下限値場合により上限値がモニタされる。これは、図を見やすく するために図３には示されていない別の比較装置内で行われる。バッテリ電圧Ｕ Ｂａｔは下限値場合により上限値がモニタされる。バッテリ電圧がこの制限値を 下回ったとき、ライン１０７上の対応する信号によりライン３５８ならびにフリ ップフロップ３３０のリセット入力を介してエラーフラッグＦＦがセットされる 。同様に論理基準電圧ＵＳは下限値がモニタされる。基準電圧がこの制限値を下 回ると、ライン１０９上の対応する信号により出力段は遮断される。充電ポンプ 電圧の下限値に関するモニタリングは同じ効果を有し、また作動電圧のモニタリ ングと同様にとくに投入過程において大きな意義を有している。投入過程の間に 作動電圧は制限値以下に低下し、一方充電ポンプ電圧は投入後にはじめて０から 上昇し、これにより作動電圧もまた制限値以下にある。したがって対応する信号 がライン１０７および１０９上に発生され、これがカウント手段３１２、３４０ ならびにフリップフロップ３３０をリセットさせる。したがって、出力段の定常 的な出力状態が得られる。他のモニタリングはチップ温度に関するものである。 チップ温度が所定値を超えると、出力段は上記のように遮断される。 上記の実施態様のほかに、上記の個々のモニタ手段は好ましい組み合わせで使 用することが可能である。時限素子のモニタリングまたはエラーカウンタのモニ タリングのみが行われる出力段を設けてもよく、さらにハーフブリッジのモニタ リングまたは個々のスイッチ要素のモニタリングを行う出力段を提供してもよい 。さらに出力段を外部入力を介して作動しなくてもよく、または出力段の操作変 数のモニタリングに関して適切な変数を選択してもよい。各スイッチ要素に時限 素子および／またはエラーカウンタを設けてもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの操作信号により操作されかつ負荷内の電流の流れに影響 を与える少なくとも２つのスイッチ要素と、 前記少なくとも１つの操作信号を発生する手段、とくにマイクロコンピュータ と、 装置の機能性をモニタする手段と、 を備えた車両における負荷の操作装置において、 前記スイッチ要素の各々を流れる電流が測定されかつそれぞれ個々の電流が所 定値に到達したかないしはそれを超えたかがモニタされ、ここで前記所定値に到 達したかないしはそれを超えたことが所定時間にわたり検出されたときにエラー 応答が行われることを特徴とする車両における負荷の操作装置。 ２．前記操作信号がパルス幅変調信号であり、このパルス幅変調信号が操作要 素を介して前記スイッチ要素のそれぞれに供給されることを特徴とする請求項１ の装置。 ３．前記スイッチ要素の各々を流れる電流が前記所定値を超えたときに、前記 操作信号に影響を与えることにより内部電流制限が行われるように前記操作要素 が構成されていることを特徴とする請求項１または２の装置。 ４．前記スイッチ要素を流れる電流が最大値を超えたとき、カウント手段が１ だけ増加されおよび／または時限素子がスタートされることを特徴とする請求項 １ないし３のいずれかの装置。 ５．前記スイッチ要素のエラー状態が検出されたとき、前記操作信号の次の操 作パルスにおいてそれぞれのスイッチ要素が再投入されることを特徴とする請求 項１ないし４のいずれかの装置。 ６．エラー状態が存在しないとき、前記操作信号により前記カウント手段が１ だけ減少されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの装置。 ７．前記カウント手段のレベルが前記所定値を超えたときおよび／または前記 所定時間が経過したときエラー信号が発生され、これにより装置が完全に遮断さ れることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの装置。 ８．過大温度、作動電圧および／または論理基準電圧の低電圧ないし過電圧、 低電圧に対する保護として前記スイッチ要素を操作する充電ポンプが設けられて いることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかの装置。 ９．装置の再投入が前記マイクロコンピュータにより行われることを特徴とす る請求項１ないし８のいずれかの装置。 １０．フルブリッジ出力段が設けられ、ここで各ハーフブリッジに時限素子お よび／またはカウント手段が付属され、１つまたは両方のスイッチ要素において 最大電流を超えたときにエラーが検出されることを特徴とする請求項１ないし９ のいずれかの装置。 １１．エラーがリセット可能なエラーメモリ内に記憶され、エラーメモリは前 記マイクロコンピュータによりリセット可能であることを特徴とする請求項１な いし１０のいずれかの装置。 １２．絞り弁または噴射ポンプのような内燃機関の出力設定要素を作動する電 動機を操作するフルブリッジ出力段を備え、 ここで出力段に少なくとも１つのパルス幅変調されたパルス形状の操作信号が マイクロコンピュータから供給される、 車両における負荷の操作装置において、 装置が、少なくとも１つの操作入力（Ｅ１、Ｅ２）、可能化／不能化入力（Ｄ ）、電動機の接続口およびエラー情報の出力（ＦＦ）を有する集積構成要素であ りかつ前記マイクロコンピュータと結合可能であり、 ここで各スイッチ要素内を流れる電流が測定されかつモニタされ、最大値を超 えたときに内部電流制限ならびにフルブリッジ出力段のそれぞれのスイッチ要素 の開放が行われ、少なくとも１つのスイッチ要素においてエラー状態が所定時間 にわたり検出されたときにはじめてエラー状態が検出されて出力段が遮断される 、ことを特徴とする車両における負荷の作動装置。