WO2009103584A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer schalteinheit - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer schalteinheit Download PDF

Info

Publication number
WO2009103584A1
WO2009103584A1 PCT/EP2009/050621 EP2009050621W WO2009103584A1 WO 2009103584 A1 WO2009103584 A1 WO 2009103584A1 EP 2009050621 W EP2009050621 W EP 2009050621W WO 2009103584 A1 WO2009103584 A1 WO 2009103584A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switch
signal
switching unit
time
switching
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/050621
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Brickwede
Edmund Martin
Original Assignee
Continental Automotive 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 Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Publication of WO2009103584A1 publication Critical patent/WO2009103584A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K2017/0806—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage against excessive temperature

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for operating a switching unit, which comprises a monitoring unit and a switch.
  • the switch is designed to provide a useful signal at an output of the switching unit as a function of a switching position.
  • the monitoring unit is designed to switch off the switch depending on a detected overload of the switch.
  • Switching units with integrated switch and integrated monitoring unit are, for example, smart switching units.
  • Smart switching units are short-circuit protected switching units which switch off the switch by means of thermal monitoring when conducting an overload current. This thermal shutdown is typically done above the normal operating range of the switch, i. the current through the switch must be high enough for the thermal shutdown to respond and the load to shut off.
  • the object underlying the invention is to provide a method and apparatus for operating a switching unit that is reliable and safe.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for operating a switching unit, which comprises a monitoring unit and a switch.
  • the switch is designed to provide a useful signal at an output of the switching unit as a function of a switching position.
  • the monitoring unit is configured to turn off the switch depending on a detected overload of the switch.
  • the switching unit is designed to switch on the switch as a function of a control signal and of the monitoring unit and to switch off the switch depending on the control signal or the monitoring unit. In this case, a profile of a signal representing the useful signal is compared with a predetermined reference signal profile, and the switch is switched off by means of the control signal if the reference signal profile is reached and / or exceeded in time and / or magnitude.
  • the overload of the switching unit can be reliably detected and the control of the switching unit can be ensured in a particularly reliable and reliable manner. Damage to the formwork unit resulting from the overload can be prevented particularly effectively and a particularly long service life of the switching unit can be ensured.
  • Monitoring units of such switching units are designed, for example, as thermal monitoring devices which, in the event of a detected overload, switch off the switch on the basis of a heat development associated with the overload.
  • the overload is associated with an overload current through the switch, which essentially stops flowing when the switch is switched off, as a result of which no further heat generation is possible.
  • the thermal monitoring of the monitoring unit cools down, so that the monitoring unit automatically switches the switch on again after a predetermined period of time, if an activated switching position of the switch is also specified. If the reason for the overload still exists, an overload current flows through the switch again and depending on this, the monitoring unit switches it off again.
  • the monitoring unit preferably switches Time-delayed in case of overload the switch on and off.
  • the switching unit is also supplied with a control signal, by means of which the switching position of the switch is set and the switch is switched on or off in the event of non-overload.
  • the monitoring unit switches the switch off even if the control signal is switched on.
  • the switch is turned on depending on the control signal and the monitoring unit.
  • the switch is turned off when at least the control signal specifies a switched-off switching position or the monitoring unit detects an overload.
  • the useful signal at the output of the switching unit may be formed, for example, as a voltage signal or current signal.
  • the reference signal profile is preferably predetermined in such a way that, during normal operation of the switching unit, the course of the signal representing the useful signal of the switching unit does not reach or exceed the reference signal course in terms of time and / or amount as a contribution to reliable and reliable operation of the switching unit.
  • the reference signal profile can be adapted particularly easily to the course of the signal representing the useful signal in the overload-free case, so that the switching unit can be operated particularly reliably and reliably. This is particularly advantageous because different controlled by means of the switching unit
  • Loads are typically associated with different Nutzsignalverstructure, especially at the moment of the respective load.
  • the switch of the switching unit is reached by means of of the control signal is turned off. As a result, damage to the switch due to overload overload associated with the overload can be effectively avoided and thus the switching unit can be operated reliably and safely.
  • the reference waveform is set such that predetermined time periods after switching on the switch of the switching unit in each case a predetermined signal value is assigned.
  • Such a reference signal waveform preferably has a step-shaped waveform, which is particularly easy to specify and is to monitor. Thus, a temporal and / or amount reached or exceeded the reference signal waveform can be monitored and thus damage to the switching unit reliably and easily avoided.
  • the predetermined reference signal profile is predetermined such that an overload current is allowed by the switch of the switching unit for a predetermined period of time after switching on the switch.
  • an overload can occur during normal operation of the switching unit for predetermined periods of time, such as in the case of switching on a load applied to the output side of the switching unit, by allowing the overload for a predetermined period of time a safe and reliable operation of the switching unit can be ensured.
  • the predetermined period of time and the associated course of the overload is predetermined such that the monitoring unit of the switching unit does not trigger.
  • an overload of the switching unit which is present for longer than the predefined period of time, can be reliably detected and thus the switch of the switching unit can be switched off by means of the control signal. be switched so that damage to the switch is reliably prevented.
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement with a switching unit
  • FIG. 2 shows a first time representation of a signal representing the useful signal in the case of overload
  • FIG. 3 shows a second time representation of a signal representing the useful signal in the case of overload
  • FIG. 4 shows a third time representation of a signal representing the useful signal in the event of an overload.
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement with a switching unit SU and an execution unit EU.
  • the switching unit SU is the input side associated with an input signal SV, which represents, for example, a supply voltage of a vehicle electrical system of a motor vehicle.
  • the switching unit SU is preferably supplied with a supply voltage.
  • the switching unit SU comprises a monitoring unit and a switch.
  • the monitoring unit is designed, for example, as thermal monitoring.
  • the switch is designed, for example, as a field-effect transistor and is preferably arranged between the connection of the input signal S_V and a load output OUT of the switching unit SU. In principle, however, other known to a person skilled in the switch and the monitoring unit are conceivable.
  • the switching unit SU is assigned to a switching input IN a control signal S_IN.
  • the switch of the switching unit SU is either switched on or off in the event of a non-overload.
  • an electrical coupling between the connection of the input signal V_IN and the load output OUT is preferably switched to low resistance.
  • the switch is switched off, the electrical coupling of the input signal V IN to the load output OUT is switched to high impedance.
  • the switching unit SU is assigned to the load output OUT a load R L, which is formed for example as a light bulb or xenon bulb of the motor vehicle. But also other loads R_L can be coupled to the load output OUT of the switching unit SU.
  • the load R L is preferably associated at its end remote from the switching unit SU a reference potential GND, which is formed for example as a mass of the motor vehicle.
  • a design is conceivable in which the switching unit SU is designed as a high-side switch and the assigned load R_L is not coupled directly to the reference potential GND.
  • the load R_L is assigned a load current I_L which typically flows through the switch of the switching unit SU and through the load R_L in the direction of the reference potential as GND.
  • I_L typically flows through the switch of the switching unit SU and through the load R_L in the direction of the reference potential as GND.
  • an output signal S_DFB is tapped, which is representative of the switching state of the switching unit SU.
  • a sensing output IS of the switching unit SU is assigned a shunt resistor R_S, which is assigned to the reference potential GND with its end remote from the switching unit SU.
  • R_S shunt resistor
  • the sensor current IS is derived from the load current IL through the switch of the switching unit SU and is typically smaller, for example by a factor of 5000, than the load current I_L through the switch of the switching unit SU.
  • the switching unit SU is designed, for example, as a smart switching unit and, in addition to the switch, comprises the monitoring unit which is designed to thermally monitor the switching unit SU. Does the switching unit SU, for example, an overload load associated overload due to an error case at the load output OUT of the switching unit SU, such. As a short circuit or an increased load power demand, the monitoring unit triggers the switching unit SU and switches off the switch regardless of a switched control signal S_IN.
  • the execution unit EU is designed, for example, as a microcontroller and designed to provide a method for the
  • the execution unit EU is assigned the control signal S_IN at an input-output output IO.
  • the input-output output IO of the execution unit EU has, for example, either a high level or a low level, for example 3.3 V for a high level or 0 V for a low level. Level specified by the execution unit EU.
  • the execution unit EU can switch the switch of the switching unit SU on or off in the event of non-overload.
  • the execution unit EU by means of the corresponding specification of the control signal S_IN, for example, the load R_L continuously drive, so that the load RL temporally continuously with a load current IL Be is aufschlagt.
  • the load RL can be controlled in a pulse-width-modulated manner, so that the load current I_L is predetermined in a pulse-shaped manner. Other controls known to those skilled in the load R_L are possible.
  • the execution unit EU is assigned a sensor signal S AFB on the input side to a first analog-to-digital converter input AD1 which is assigned to a second tap point AP2 of the end of the shunt resistor R_S facing the sensing output I_S of the switching unit SU and the switching unit SU is, is tapped and thus is representative of the trained as a useful signal load current I_L.
  • the first analog-to-digital converter input AD1 is preferably assigned to an analog-to-digital converter of the execution unit EU.
  • values of analog signals such as the sensor signal S_AFB, can be converted into digital values, so that they can be further processed by means of the execution unit EU, which is embodied, for example, as a digital execution unit.
  • overload situations illustrated in the following figures have such temporal and absolute properties that, in view of this, there is no inevitable triggering of the monitoring unit.
  • FIG. 2 shows a time representation of the control signal S_IN and of the sensor signal S_AFB.
  • the control signal S_IN is given a high level by means of the execution unit EU at a point in time t1.
  • the switch of the switching unit SU is switched on at the instant t 1, and thus the sensor signal S AFB is generated at the load output OUT of the switching unit SU.
  • the sensor signal S AFB represents in Figure 2 shows the course of the load current IL through the predetermined load R_L.
  • the course of the sensor signal S_AFB corresponds to a course of an inrush current at a predetermined load R_L, which is designed, for example, as an incandescent lamp of the motor vehicle, beginning at the time t1.
  • the course of the sensor signal S_AFB can be changed accordingly.
  • the profile of the sensor signal S AFB approaches a predetermined nominal signal value I_N_AFB and, from a time t2, it has settled to the value of the nominal signal value I_N_AFB.
  • the nominal signal value IN AFB is related to the sensor signal S AFB and thus corresponding to the predetermined factor is smaller than the actual value of the rated current of the load RL at the load output OUT of the switching unit SU.
  • the nominal signal value IN AFB thus represents the value of the load current IL which the load R_L receives during nominal operation.
  • a signal limit I_MAX_AFB is specified.
  • the signal limit value I_MAX_AFB is also related to the sensor signal S_AFB and represents a maximum load current which the switching unit SU may carry permanently over the switch or which the load R_L may take at most. Load currents I L whose values exceed the value of the maximum load current represent an overload situation of the switching unit SU.
  • sensor signals S_AFB whose values are greater than the value of the signal limit value I MAX AFB also represent an overload of the switching unit SU.
  • a reference signal curve ENV is shown in FIG.
  • the reference signal curve ENV is designed as a step-shaped signal waveform and envelops the signal curve of the sensor signal S AFB in terms of time and magnitude. From time t2, the signal limiting value I MAX AFB is assigned to the reference signal curve ENV.
  • the reference signal curve ENV can be predefined, for example, as a virtual signal course by means of the execution unit EU. These are predetermined times at which the current value of the signal curve of the sensor signal S_AFB is converted by means of analog-to-digital conversion at the first analog-to-digital converter.
  • Transducer input ADl is detected, assigned predetermined signal values of the reference signal waveform ENV.
  • the predetermined signal values of the reference signal curve ENV are then compared with the signal values of the sensor signal S_AFB actually detected at the predetermined times.
  • the predetermined times can be spaced arbitrarily small from each other, which in this context is important to ensure that with less spaced time points and the demand on the computing power of the execution unit increases.
  • the respective analog-to-digital conversion requires a predetermined period of time until the respective converted value is present, such. B. 2 to 10 ms.
  • the required period of time can be referred to as conversion duration and represents the minimum time interval between the individual analog-to-digital conversions of the sensor signal S_AFB in the case of digital execution of the execution unit EU.
  • the required time interval can be further reduced, so that the Reference signal curve ENV for the sensor signal S AFB is formed approximately analogously to the sensor signal S_AFB in case of non-overload.
  • the sensor signal S_AFB increases and exceeds the valid at this time value of the reference signal course ENV amount. If, at the time t3, a signal value of the sensor signal S_AFB is detected by means of the execution unit EU and with the time t3 added to this If the signal value of the reference signal curve ENV is compared, an exceeding of this signal value is detected and the switch of the switching unit SU is switched off by means of the control signal S_IN, for example at a time t4. Due to this, at time t4, the sensor signal S_AFB falls to a low level.
  • the switching off of the switch can also take place at the time at which the respective signal value of the reference signal curve ENV is reached or exceeded in terms of time and / or amount.
  • the execution unit EU is dimensioned such that it executes other programs in addition to the method for operating the switching unit.
  • a continuous detection of the current waveform of the sensor signal S AFB is not given. Therefore, the time and / or amount exceeding the reference signal curve ENV can also be detected only after the exceeding time point t3 and the switch of the switching unit SU are switched off correspondingly delayed.
  • an overload of the switching unit SU i. exceeding the signal limit I MAX AFB, for a given period allowed.
  • the sensor signal S AFB exceeds the signal limit value I_MAX_AFB for a predetermined period of time T 1.
  • This overload can occur, for example, during the switching on of the respective load R_L and does not always result from a faulty load R L can also occur with faultless load R_L.
  • the respective predetermined period of time for which the signal limit value I MAX AFB may be exceeded is predetermined by the reference signal curve ENV enveloping the sensor signal S_AFB. That is, the larger the value is, the more the sensor signal S AFB exceeds the signal limit I MAX AFB, the smaller is the predetermined allowed time. For example, an excess signal value I 1 AFB may only be present for a predetermined period of time T2. If the overshoot signal value I 1 AFB is longer than the predetermined time duration T 2, then this is detected as an overload situation and the switches of the switching unit SU are switched off by means of the control signal S_IN.
  • a further exceeding of the reference signal curve ENV after switching on the switch is not allowed in this embodiment, so that the amount exceeding the reference signal curve ENV associated signal limit I_MAX_AFB at time t3 for detecting an overload of the switching unit SU leads and the switch at time t4 as already shown is turned off.
  • an amount exceeding the signal limit I MAX AFB is allowed several times for a predetermined period of time.
  • the reference signal curve ENV between the points in time t1 and t2 is referred to below as the turn-on reference signal waveform.
  • each absolute value exceeding the signal limit I_MAX_AFB is reliably detected.
  • the switch of the switching unit SU Since the overload situation is no longer present at a time t6, and thus the reference signal curve ENV is not exceeded by the sensor signal S AFB in terms of time or amount, the switch of the switching unit SU is not switched off. At a time t7 there is a further overload of the switching unit SU. The overload is associated, for example, with the overshoot signal value I 1 MAX. At a time t8, the sensor signal S_AFB reaches the time duration T2 assigned to the excess signal value I 1 MAX and thus reaches the reference signal curve ENV. At the time t8, the switch of the switching unit SU is switched off by means of the execution unit EU by means of the control signal S_IN.
  • a time overrun of the time duration T2 associated with the overshoot signal value I 1 MAX would result in a switch-off of the switch of the switching unit SU shifted in time at the time t 8.
  • FIG. 4 shows a further time representation of the control signal S_IN and of the sensor signal S_AFB.
  • the sensor signal S AFB drops to a low level. For example, this can result from a defect of the load R_L occurring at this time.
  • the control signal S_IN furthermore specifies an activated switching position of the switch of the switching unit SU.
  • the signal value of the sensor signal S_AFB rises again at the time t10.
  • an increase of the sensor signal S AFB is detected by means of analog-to-digital conversion and again the Einschaltreferenzsignalverlaufs applied from the time tlO to the sensor signal S AFB.
  • a multiple analog-to-digital conversion, such. B. be executed twice, wherein rising from a low level rising values of the sensor signal S_AFB can be assigned to a renewed switching on the switch.
  • the reference signal curve ENV is neither reached nor exceeded in terms of time or amount by the sensor signal S_AFB, and thus the switch of the switching unit SU is not switched off. From the time tll an overload situation of the switching unit SU occurs again, eg due to a renewed defect of the load R_L.
  • the sensor signal S AFB exceeds the reference signal curve ENV in terms of magnitude.
  • the overload situation is detected at time t11 and at a time t12 the switch of the switching unit SU is detected by means of the
  • the sensor signal S AFB is set from the time tl2 a low level.
  • the switch can also be switched off at the time of the detected overload.
  • Other switch-off times after the time of detection of the overload are conceivable.
  • the output signal S_DFB tapped at the first tap point AP1 is fed to a counter input CNT of the execution unit EU (shown in dashed lines in FIG. 1). Breaks due to predetermined overload situations, such. B. in a sudden short circuit, the voltage at the output of the switching unit SU together, or triggers the monitoring unit of the switching unit SU for given reasons, such. B. at elevated ambient temperature, it may on the output side of the switching unit SU come to additional signal edges of the output signal S_DFB, ie, the value of the output signal S DFB may for example fall to a low level.
  • the additional signal edges can be detected and counted by means of the counter unit of the execution unit EU assigned to the counter input CNT. For example, falling and / or rising signal be recorded and counted. If, for example, a counter limit value of the counter unit is specified, then, when the count limit value is reached or exceeded, the switch of the switching unit SU can be switched off by means of the control signal S_IN.
  • the detection of a voltage drop at the output of the switching unit SU and the switching off of the switching unit SU by means of the control signal is particularly advantageous because thereby the switching unit SU is turned off before the triggering of the monitoring unit, and thus a short-circuit current, such. B. 300 A, flows only for a minimum period of time. As a result, heating and thus damage to the switch of the switching unit SU due to the short-circuit current can be minimized. As a result, the operating time of the switching unit SU can be extended considerably.
  • the input signal S_V is tapped off at a third tap point AP3 (see FIG. 1) and fed to a second analog-to-digital converter input AD2 of the execution unit EU (shown in dashed lines in FIG. 1).
  • the second analog-to-digital converter input AD2 can be analogous to the first analog-to-digital converter input AD1 and assigned to the analog-to-digital converter of the execution unit EU, which already has the first analog-to-digital converter input ADl is assigned. In principle, however, the second analog-to-digital converter input AD2 can also be assigned to a further analog-to-digital converter.
  • the value of the input signal SV can be determined at predetermined times and compared with an upper input signal limit value and / or a lower input signal limit value.
  • the sensor output IS is assigned to the sensing output I_S of the switching unit SU, which represents the load current IL and is smaller by the predetermined factor than the load current I_L.
  • the load current IL representing sensor current IS is by means of of the sensor signal S AFB supplied to the execution unit EU and predetermined by the switching unit SU.

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Schalteinheit (SU), die eine Überwachungseinheit und einen Schalter umfasst. Der Schalter ist dazu ausgebildet, abhängig von einer Schaltstellung ein Nutzsignal (I_L) an einem Ausgang der Schalteinheit (SU) zur Verfügung zu stellen. Die Überwachungseinheit ist dazu ausgebildet, den Schalter abhängig von einer detektierten Überlast des Schalters auszuschalten. Die Schalteinheit (SU) ist dazu ausgebildet, abhängig von einem Steuersignal (S_IN) und von der Überwachungseinheit den Schalter einzuschalten und abhängig von dem Steuersignal (S_IN) oder der Überwachungseinheit den Schalter auszuschalten. Ein Verlauf eines das Nutzsignal (I_L) repräsentierenden Signals (S_AFB) wird mit einem vorgegebenen Referenzsignalverlauf (ENV) verglichen und bei einem zeitlichen und/oder betragsmäßigen Erreichen oder Überschreiten des Referenzsignalverlaufs (ENV) wird der Schalter mittels des Steuersignals (S_IN) ausgeschaltet.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Schalteinheit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Schalteinheit, die eine Überwachungseinheit und einen Schalter umfasst. Der Schalter ist dazu ausgebildet, abhängig von einer Schaltstellung ein Nutzsignal an einem Ausgang der Schalteinheit zur Verfügung zu stellen. Die Überwachungseinheit ist dazu ausgebildet, den Schalter abhängig von einer detektierten Überlast des Schalters auszuschalten .
Schalteinheiten mit integriertem Schalter und integrierter Überwachungseinheit sind beispielsweise Smart-Schalteinhei- ten. Smart-Schalteinheiten sind kurzschlussgeschützte Schalteinheiten, die mittels einer thermischen Überwachung beim Führen eines Überlaststroms den Schalter ausschalten. Diese thermische Abschaltung erfolgt typischerweise oberhalb des normalen Arbeitsbereiches des Schalters, d.h. der Strom durch den Schalter muss entsprechend hoch sein, damit die thermische Abschaltung reagiert und die Last abschaltet.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Schalteinheit anzugeben, das bzw. die zuverlässig und sicher ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Schalteinheit, die eine Überwachungseinheit und einen Schalter um- fasst. Der Schalter ist dazu ausgebildet, abhängig von einer Schaltstellung ein Nutzsignal an einem Ausgang der Schalteinheit zur Verfügung zu stellen. Die Überwachungseinheit ist dazu ausgebildet, den Schalter abhängig von einer detektier- ten Überlast des Schalters auszuschalten. Die Schalteinheit ist dazu ausgebildet, abhängig von einem Steuersignal und von der Überwachungseinheit den Schalter einzuschalten und abhän- gig von dem Steuersignal oder der Überwachungseinheit den Schalter auszuschalten. Dabei wird ein Verlauf eines das Nutzsignal repräsentierenden Signals mit einem vorgegebenen Referenzsignalverlauf verglichen und bei einem zeitlichen und/oder betragsmäßigen Erreichen oder Überschreiten des Re- ferenzsignalverlaufs der Schalter mittels des Steuersignals ausgeschaltet .
Mittels des vorgegebenen Referenzsignalverlaufs und dessen Vergleich mit dem das Nutzsignal repräsentierende Signals kann die Überlast der Schalteinheit zuverlässig detektiert werden und die Ansteuerung der Schalteinheit besonders sicher und zuverlässig gewährleistet werden. Eine aus der Überlast resultierende Schädigung der Schaleinheit kann besonders wirkungsvoll unterbunden werden und eine besonders lange Be- triebsdauer der Schalteinheit gewährleistet werden.
Überwachungseinheiten derartiger Schalteinheiten sind beispielsweise als thermische Überwachungen ausgebildet, die bei einer detektierten Überlast den Schalter aufgrund einer der Überlast zugeordneten Wärmeentwicklung ausschalten. Der Überlast ist ein Überlaststrom durch den Schalter zugeordnet, der bei ausgeschaltetem Schalter im Wesentlichen nicht mehr fließt, wodurch eine weitere Wärmeentwicklung nicht mehr gegeben ist. Die thermische Überwachung der Überwachungseinheit kühlt sich ab, so dass die Überwachungseinheit den Schalter nach einer vorgegebenen Zeitdauer selbsttätig wieder einschaltet, wenn weiterhin eine eingeschaltete Schaltstellung des Schalters vorgegeben wird. Liegt der Grund für die Überlast weiterhin vor, fließt erneut ein Überlaststrom durch den Schalter und abhängig davon schaltet die Überwachungseinheit diesen erneut aus. Bevorzugt schaltet die Überwachungseinheit zeitverzögert bei Vorliegen der Überlast den Schalter ein und aus .
Der Schalteinheit ist ferner ein Steuersignal zugeführt, mit- tels dessen die Schaltstellung des Schalters vorgegeben wird und der Schalter bei Nicht-Überlast ein- oder ausgeschaltet wird. Bei vorliegender Überlast schaltet die Überwachungseinheit den Schalter auch bei eingeschaltetem Steuersignal aus. Somit wird der Schalter abhängig von dem Steuersignal und der Überwachungseinheit eingeschaltet. Dagegen wird der Schalter ausgeschaltet, wenn zumindest das Steuersignal eine ausgeschaltete Schaltstellung vorgibt oder die Überwachungseinheit eine Überlast detektiert.
Das Nutzsignal am Ausgang der Schalteinheit kann beispielsweise als Spannungssignal oder Stromsignal ausgebildet sein.
Der Referenzsignalverlauf wird bevorzugt derart vorgegeben, dass bei einem Normalbetrieb der Schalteinheit, der Verlauf des das Nutzsignal repräsentierenden Signals der Schalteinheit den Referenzsignalverlauf zeitlich und/oder betragsmäßig nicht erreicht oder überschreitet als Beitrag zu einem sicheren und zuverlässigen Betrieb der Schalteinheit.
Besonders vorteilhaft kann der Referenzsignalverlauf dem im überlastfreien Fall zu erwarteten Verlauf des das Nutzsignal repräsentierenden Signals besonders einfach angepasst werden, so dass die Schalteinheit besonders sicher und zuverlässig betrieben werden kann. Besonders vorteilhaft ist dies, weil unterschiedlichen mittels der Schalteinheit angesteuerten
Lasten typischerweise auch unterschiedliche Nutzsignalverläufe zugeordnet sind, insbesondere im Einschaltmoment der jeweiligen Last.
Erreicht oder überschreitet das das Nutzsignal repräsentierende Signal den Referenzsignalverlauf zeitlich und/oder betragsmäßig, so wird der Schalter der Schalteinheit mittels des Steuersignals ausgeschaltet. Dadurch kann eine Schädigung des Schalters aufgrund eines der Überlast zugeordneten Überlaststromes wirkungsvoll vermieden werden und die Schalteinheit somit zuverlässig und sicher betrieben werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Referenzsignalverlauf derart vorgegeben, dass vorgegebenen Zeitdauern nach dem Einschalten des Schalters der Schalteinheit jeweils ein vorgegebener Signalwert zugeordnet wird.
Ein derartiger Referenzsignalverlauf weist bevorzugt einen stufenförmigen Signalverlauf auf, der besonders einfach vorzugeben ist und zu überwachen ist. Somit kann besonders einfach ein zeitliches und/oder betragsmäßiges Erreichen oder Überschreiten des Referenzsignalverlaufs überwacht werden und somit eine Schädigung der Schalteinheit zuverlässig und einfach vermieden werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der vorgegebene Referenzsignalverlauf derart vorgegeben, dass ein Überlaststrom durch den Schalter der Schalteinheit für eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Einschalten des Schalters zugelassen wird.
Da auch im Normalbetrieb der Schalteinheit für vorgegebene Zeitdauern eine Überlast auftreten kann, wie beispielsweise im Falle eines Einschaltens einer ausgangsseitig der Schalteinheit anliegenden Last, kann durch ein Zulassen der Überlast für eine vorgegebene Zeitdauer ein sicherer und zuver- lässiger Betrieb der Schalteinheit gewährleistet werden. Dabei ist die vorgegebene Zeitdauer und der ihr zugeordnete Verlauf der Überlast derart vorgegeben, dass die Überwachungseinheit der Schalteinheit nicht auslöst. Zugleich kann eine Überlast der Schalteinheit, die länger als die vorgege- bene Zeitdauer vorliegt, sicher erkannt werden und somit der Schalter der Schalteinheit mittels des Steuersignals ausge- schaltet werden, so dass eine Schädigung des Schalters zuverlässig vermieden wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schaltungsanordnung mit einer Schalteinheit,
Figur 2 eine erste zeitliche Darstellung eines das Nutzsig- nal repräsentierenden Signals bei Überlast,
Figur 3 eine zweite zeitliche Darstellung eines das Nutzsignal repräsentierenden Signals bei Überlast,
Figur 4 eine dritte zeitliche Darstellung eines das Nutzsignal repräsentierenden Signals bei Überlast.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Figur 1 ist eine Schaltungsanordnung mit einer Schalteinheit SU und einer Ausführungseinheit EU dargestellt. Der Schalteinheit SU ist eingangsseitig ein Eingangssignal S V zugeordnet, das beispielsweise eine Versorgungsspannung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs darstellt. Mittels des Eingangssignals S_V wird bevorzugt die Schalteinheit SU mit einer Versorgungsspannung versorgt. Die Schalteinheit SU um- fasst eine Überwachungseinheit und einen Schalter. Die Überwachungseinheit ist beispielsweise als thermische Überwachung ausgebildet. Der Schalter ist beispielsweise als Feldeffekttransistor ausgebildet und bevorzugt zwischen dem Anschluss des Eingangssignals S_V und einem Lastausgang OUT der Schalteinheit SU angeordnet. Grundsätzlich sind aber auch andere einem Fachmann bekannte Ausführungen des Schalters und der Überwachungseinheit denkbar. Ferner ist der Schalteinheit SU an einem Schalteingang IN ein Steuersignal S_IN zugeordnet. Abhängig von dem Steuersignal S_IN wird der Schalter der Schalteinheit SU bei Nicht- Überlast entweder ein- oder ausgeschaltet. Bei eingeschalte- tem Schalter der Schalteinheit SU ist eine elektrische Koppelung zwischen dem Anschluss des Eingangssignals V_IN und dem Lastausgang OUT bevorzugt niederohmig geschaltet. Bei ausgeschaltetem Schalter ist die elektrische Koppelung des Eingangssignals V IN zum Lastausgang OUT hochohmig geschaltet.
Der Schalteinheit SU ist an dem Lastausgang OUT eine Last R L zugeordnet, die beispielsweise als Glühlampe oder Xenon- Leuchtmittel des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Aber auch andere Lasten R_L sind mit dem Lastausgang OUT der Schaltein- heit SU koppelbar. Die Last R L ist bevorzugt an seinem der Schalteinheit SU abgewandten Ende einem Bezugspotential GND zugeordnet, das beispielsweise als Masse des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Alternativ ist auch eine Ausführung denkbar, in der die Schalteinheit SU als High-Side-Schalter ausgebil- det ist und die zugeordnete Last R_L nicht direkt mit dem Bezugspotential GND gekoppelt ist. Bei eingeschaltetem Schalter der Schalteinheit SU ist der Last R_L ein Laststrom I_L zugeordnet, der typischerweise durch den Schalter der Schalteinheit SU und durch die Last R_L in Richtung des Bezugspotenti- als GND fließt. An einem ersten Abgriffspunkt APl, der dem
Lastausgang OUT der Schalteinheit SU und dem Schalteinheit SU zugewandten Ende der Last R L zugeordnet ist, wird ein Ausgangssignal S_DFB abgegriffen, das repräsentativ für den Schaltzustand der Schalteinheit SU.
Einem Sensierungsausgang I S der Schalteinheit SU ist ein Shunt-Widerstand R_S zugeordnet, der mit seinem der Schalteinheit SU abgewandten Ende dem Bezugspotential GND zugeordnet ist. Bei eingeschaltetem Schalter der Schalteinheit SU und bei einer am Lastausgang OUT angeschlossenen Last R L fließt durch den Shunt-Widerstand R_S ein mittels der Schalteinheit SU getriebener Sensorstrom IS, der repräsentativ ist für den als Nutzsignal ausgebildeten Laststrom I L am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU. Der Sensorstrom IS ist abgeleitet von dem Laststrom I L durch den Schalter der Schalteinheit SU und ist typischerweise kleiner, so z.B. um einen Faktor 5000, als der Laststrom I_L durch den Schalter der Schalteinheit SU.
Die Schalteinheit SU ist beispielsweise als Smart-Schaltein- heit ausgebildet und umfasst neben dem Schalter die Überwa- chungseinheit, die dazu ausgebildet ist, die Schalteinheit SU thermisch zu überwachen. Führt die Schalteinheit SU beispielsweise einen einer Überlast zugeordneten Überlaststrom aufgrund eines Fehlerfalls am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU, so z. B. ein Kurzschluss oder ein erhöhter Last- strombedarf, so löst die Überwachungseinheit der Schalteinheit SU aus und schaltet den Schalter unabhängig von einem eingeschalteten Steuersignal S_IN ab.
Die Ausführungseinheit EU ist beispielsweise als Mikrokon- troller ausgebildet und dazu ausgebildet, ein Verfahren zum
Betreiben der Schalteinheit SU abzuarbeiten. Aber auch andere dem Fachmann bekannte Ausführungen der Ausführungseinheit EU sind einsetzbar.
Der Ausführungseinheit EU ist ausgangsseitig an einem Eingabe-Ausgabe-Ausgang IO das Steuersignal S_IN zugeordnet. Der Eingabe-Ausgabe-Ausgang IO der Ausführungseinheit EU weist, wenn er als Ausgang konfiguriert ist, beispielsweise entweder einen High-Pegel oder einen Low-Pegel auf, so z.B. 3,3 V für einen High-Pegel oder 0 V für einen Low-Pegel, der mittels der Ausführungseinheit EU vorgegeben wird. Mittels des Steuersignals S_IN kann die Ausführungseinheit EU den Schalter der Schalteinheit SU bei Nicht-Überlast beliebig ein- oder ausschalten. Somit kann die Ausführungseinheit EU mittels der entsprechenden Vorgabe des Steuersignals S_IN beispielsweise die Last R_L zeitlich kontinuierlich ansteuern, so dass die Last R L zeitlich kontinuierlich mit einem Laststrom I L be- aufschlagt wird. Alternativ kann die Last R L pulsweitenmodu- liert angesteuert werden, so dass der Laststrom I_L pulsför- mig vorgegeben wird. Auch andere dem Fachmann bekannte Ansteuerungen der Last R_L sind möglich.
Der Ausführungseinheit EU ist eingangsseitig an einem ersten Analog-Digital-Wandler-Eingang ADl ein Sensorsignal S AFB zugeordnet, das an einem zweiten Abgriffspunkt AP2, der dem Sensierungsausgang I_S der Schalteinheit SU und dem Schalt- einheit SU zugewandten Ende des Shunt-Widerstandes R_S zugeordnet ist, abgegriffen wird und somit repräsentativ ist für den als Nutzsignal ausgebildeten Laststrom I_L .
Der erste Analog-Digital-Wandler-Eingang ADl ist bevorzugt einem Analog-Digital-Wandler der Ausführungseinheit EU zugeordnet. Mittels des Analog-Digital-Wandlers der Ausführungseinheit EU können Werte analoger Signale, wie beispielsweise dem Sensorsignal S_AFB, in digitale Werte umgewandelt werden, so dass diese mittels der Ausführungseinheit EU, die bei- spielsweise als digitale Ausführungseinheit ausgebildet ist, weiterverarbeitet werden können.
Die in den folgenden Figuren dargestellten Überlastsituationen haben beispielsweise derartige zeitliche und betragsmäßi- ge Eigenschaften, dass angesichts dessen eine zwangsläufige Auslösung der Überwachungseinheit nicht gegeben ist.
In Figur 2 ist eine zeitliche Darstellung des Steuersignals S_IN und des Sensorsignals S_AFB dargestellt.
Liegt zunächst keine Überlast der Schalteinheit SU vor, wird zu einem Zeitpunkt tl dem Steuersignal S_IN mittels der Ausführungseinheit EU ein High-Pegel vorgegeben. Abhängig von der Ansteuerung mittels des Steuersignals S_IN wird zum Zeit- punkt tl der Schalter der Schalteinheit SU eingeschaltet und somit am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU das Sensorsignal S AFB erzeugt. Das Sensorsignal S AFB repräsentiert in Figur 2 den Verlauf des Laststroms I L durch die vorgegebene Last R_L . Der Verlauf des Sensorsignals S_AFB entspricht beginnend zum Zeitpunkt tl einem Verlauf eines Einschaltstroms bei einer vorgegebenen Last R_L, die beispielsweise als Glüh- lampe des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Bei anderen Lasten R_L kann der Verlauf des Sensorsignals S_AFB entsprechend verändert verlaufen. Der Verlauf des Sensorsignals S AFB nähert sich einem vorgegebenen Nennsignalwert I_N_AFB und ist ab einem Zeitpunkt t2 auf den Wert des Nennsignalwerts I_N_AFB eingeschwungen. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass der Nennsignalwert I N AFB auf das Sensorsignal S AFB bezogen ist und somit entsprechend um den vorgegebenen Faktor kleiner ist, als der tatsächliche Wert des Nennstroms der Last R L am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU. Der Nennsignalwert I N AFB repräsentiert somit den Wert des Laststroms I L, den die Last R_L im Nennbetrieb aufnimmt.
Neben dem Nennsignalwert I_N_AFB ist ein Signalgrenzwert I_MAX_AFB vorgegeben. Auch der Signalgrenzwert I_MAX_AFB ist auf das Sensorsignal S_AFB bezogen und repräsentiert einen maximalen Laststrom, den die Schalteinheit SU dauerhaft über den Schalter führen darf oder den die Last R_L höchstens aufnehmen darf. Lastströme I L, deren Werte den Wert des maximalen Laststroms überschreiten, stellen eine Überlastsituation der Schalteinheit SU dar. Somit repräsentieren auch Sensorsignale S_AFB, deren Werte größer sind als der Wert des Signalgrenzwerts I MAX AFB, eine Überlast der Schalteinheit SU.
Neben dem Sensorsignal S AFB, das den Laststrom I L am Last- ausgang OUT der Schalteinheit SU repräsentiert, ist ein Referenzsignalverlauf ENV in Figur 2 dargestellt. Der Referenzsignalverlauf ENV ist als stufenförmiger Signalverlauf ausgebildet und umhüllt den Signalverlauf des Sensorsignals S AFB zeitlich und betragsmäßig. Ab dem Zeitpunkt t2 ist dem Refe- renzsignalverlauf ENV der Signalgrenzwert I MAX AFB zugeordnet . Der Referenzsignalverlauf ENV kann beispielsweise als virtueller Signalverlauf mittels der Ausführungseinheit EU vorgegeben werden. Dazu sind vorgegebenen Zeitpunkten, an denen der aktuelle Wert des Signalverlaufs des Sensorsignals S_AFB mittels Analog-Digital-Wandlung am ersten Analog-Digital-
Wandler-Eingang ADl erfasst wird, vorgegebene Signalwerte des Referenzsignalverlaufs ENV zugeordnet. Die vorgegebenen Signalwerte des Referenzsignalverlaufs ENV werden dann mit den zu den vorgegebenen Zeitpunkten tatsächlich erfassten Signal- werten des Sensorsignals S_AFB verglichen.
Die vorgegebenen Zeitpunkte können beliebig gering voneinander beabstandet sein, worauf in diesem Zusammenhang darauf zu achten ist, dass mit geringer beabstandeten Zeitpunkten auch die Anforderung an die Rechenleistung der Ausführungseinheit zunimmt. Die jeweilige Analog-Digital-Wandlung benötigt eine vorgegebene Zeitdauer, bis der jeweils gewandelte Wert vorliegt, so z. B. 2 bis 10 ms. Die benötigte Zeitdauer kann als Wandlungsdauer bezeichnet werden und stellt bei digitaler Ausführung der Ausführungseinheit EU den minimalen Zeitpunktabstand zwischen den einzelnen Analog-Digital-Wandlungen des Sensorsignals S_AFB dar. Dagegen kann bei analoger Ausführung der Ausführungseinheit EU der erforderliche Zeitabstand weiter verringert werden, so dass der Referenzsignalverlauf ENV für das Sensorsignal S AFB näherungsweise analog zum Sensorsignal S_AFB bei Nicht-Überlast ausgebildet ist. Somit können auch minimale Abweichungen erkannt werden und eine Schädigung der Schalteinheit SU zuverlässig vermieden werden.
Tritt beispielsweise aufgrund eines Fehlers am Lastausgang OUT der Schalteinheit SU eine Überlastsituation zu einem Zeitpunkt t3 auf, aus dem beispielsweise ein erhöhter Laststrombedarf resultiert, steigt das Sensorsignal S_AFB an und überschreitet den zu diesem Zeitpunkt gültigen Wert des Refe- renzsignalverlaufs ENV betragsmäßig. Wird zum Zeitpunkt t3 ein Signalwert des Sensorsignals S_AFB mittels der Ausführungseinheit EU erfasst und mit dem diesem Zeitpunkt t3 zuge- ordneten Signalwert des Referenzsignalverlaufs ENV verglichen, so wird ein Überschreiten dieses Signalwertes detek- tiert und der Schalter der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals S_IN beispielsweise zu einem Zeitpunkt t4 ausge- schaltet. Aufgrund dessen fällt zum Zeitpunkt t4 das Sensorsignal S_AFB auf einen Low-Pegel.
Grundsätzlich kann das Ausschalten des Schalters auch zu dem Zeitpunkt erfolgen, zu dem der jeweilige Signalwert des Refe- renzsignalverlaufs ENV zeitlich und/oder betragsmäßig erreicht oder überschritten wird.
Bevorzugt ist die Ausführungseinheit EU derart dimensioniert, dass sie auch andere Programme neben dem Verfahren zum Betreiben der Schalteinheit abarbeitet. Somit ist eine kontinuierliche Erfassung des aktuellen Signalverlaufs des Sensorsignals S AFB nicht gegeben. Daher kann die zeitliche und/oder betragsmäßige Überschreitung des Referenzsignalverlaufs ENV auch erst nach dem Überschreitungszeitpunkt t3 er- fasst werden und der Schalter der Schalteinheit SU entsprechend verzögert ausgeschaltet werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Überlast der Schalteinheit SU, d.h. ein Überschreiten des Signalgrenzwer- tes I MAX AFB, für eine vorgegebene Zeitdauer erlaubt. Innerhalb der Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt tl und t2 (Figur 2) überschreitet das Sensorsignal S AFB den Signalgrenzwert I_MAX_AFB für eine vorgegebene Zeitdauer Tl. Diese Überlast kann beispielsweise während des Einschaltens der jeweiligen Last R_L auftreten und resultiert nicht immer aus einer fehlerbehafteten Last R L, sondern kann auch bei fehlerfreier Last R_L auftreten.
Die jeweilige vorgegebene Zeitdauer, für die der Signalgrenz- wert I MAX AFB überschritten werden darf ist vorgegeben durch den das Sensorsignal S_AFB umhüllenden Referenzsignalverlauf ENV. D.h. je größer der Wert ist, um den das Sensorsignal S AFB den Signalgrenzwert I MAX AFB überschreitet, desto kleiner ist die vorgegebene erlaubte Zeitdauer. So darf beispielsweise ein Überschreitungssignalwert I 1 AFB nur für eine vorgegebene Zeitdauer T2 anliegen. Liegt der Überschrei- tungssignalwert I 1 AFB länger als die vorgegebene Zeitdauer T2 an, so wird dies als Überlastsituation erkannt und mittels des Steuersignals S_IN der Schalter der Schalteinheit SU ausgeschaltet .
Ein weiteres Überschreiten des Referenzsignalverlaufs ENV nach dem Einschalten des Schalters wird in diesem Ausführungsbeispiel nicht erlaubt, so dass das betragsmäßiges Überschreiten des dem Referenzsignalverlauf ENV zugeordneten Signalgrenzwertes I_MAX_AFB zum Zeitpunkt t3 zur Detektierung einer Überlast der Schalteinheit SU führt und der Schalter zum Zeitpunkt t4 wie bereits dargestellt ausgeschaltet wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine betragsmäßige Überschreitung des Signalgrenzwerts I MAX AFB mehrere Male für eine vorgegebene Zeitdauer erlaubt. Zur Vereinfachung der Darstellung, wird der Referenzsignalverlauf ENV zwischen den Zeitpunkt tl und t2 im Folgenden als Einschaltreferenzsignalverlauf bezeichnet. Ferner ist es erforderlich, dass jede betragsmäßige Überschreitung des Signalgrenzwertes I_MAX_AFB zuverlässig erfasst wird. In Figur 3 wird mittels der Analog- Digital-Wandlung eine weitere betragsmäßige Überschreitung des Referenzsignalverlaufs ENV aufgrund einer Überlast nach dem Einschalten des Schalters der Schalteinheit SU zu einem Zeitpunkt t5 mittels der Ausführungseinheit EU detektiert. Zu diesem Zeitpunkt t5 wird erneut der Einschaltreferenzsignalverlauf auf das Sensorsignal S AFB angewendet.
Da zu einem Zeitpunkt t6, die Überlastsituation nicht weiter gegeben ist und somit der Referenzsignalverlauf ENV weder zeitlich noch betragsmäßig vom Sensorsignal S AFB überschritten wird, erfolgt keine Ausschaltung des Schalters der Schalteinheit SU. Zu einem Zeitpunkt t7 liegt eine weitere Überlast der Schalteinheit SU vor. Der Überlast ist beispielsweise der Überschreitungssignalwert I 1 MAX zugeordnet. Zu einem Zeitpunkt t8 erreicht das Sensorsignal S_AFB die dem Überschreitungs- signalwert I 1 MAX zugeordnete Zeitdauer T2 und erreicht somit den Referenzsignalverlauf ENV. Zum Zeitpunkt t8 wird mittels der Ausführungseinheit EU der Schalter der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals S_IN ausgeschaltet.
Eine zeitliche Überschreitung der dem Überschreitungssignalwert I 1 MAX zugeordnete Zeitdauer T2 würde zu einer zum Zeitpunkt t8 zeitlich verschobenen Ausschaltung des Schalters der Schalteinheit SU führen.
In Figur 4 ist eine weitere zeitliche Darstellung des Steuersignals S_IN und des Sensorsignals S_AFB dargestellt. Zu einem Zeitpunkt t9 fällt das Sensorsignal S AFB auf einen Low- Pegel ab. Beispielsweise kann dies aus einem zu diesem Zeitpunkt auftretenden Defekt der Last R_L resultieren. Das Steu- ersignal S_IN gibt weiterhin eine eingeschaltete Schaltstellung des Schalters der Schalteinheit SU vor.
Ausgehend von einem Austausch der defekten Last R L durch eine nichtdefekte Last zwischen dem Zeitpunkt t9 und einem Zeitpunkt tlO, steigt zum Zeitpunkt tlO der Signalwert des Sensorsignals S_AFB erneut an. Hier wird mittels Analog- Digital-Wandlung ein Anstieg des Sensorsignals S AFB detek- tiert und erneut der Einschaltreferenzsignalverlaufs ab dem Zeitpunkt tlO auf das Sensorsignal S AFB angewendet. Um ein- deutig ein weiteres Einschalten des Schalters während eines eingeschalteten Steuersignals S IN zu erfassen, kann beispielsweise eine mehrmalige Analog-Digital-Wandlung, so z. B. zweimal, ausgeführt werden, wobei von einem Low-Pegel ausgehende ansteigende Werte des Sensorsignals S_AFB einem erneu- ten Einschalten des Schalters zugeordnet werden können. Bis zu einem Zeitpunkt tll wird der Referenzsignalverlauf ENV durch das Sensorsignal S_AFB weder zeitlich noch betragsmäßig erreicht und/oder überschritten und somit der Schalter der Schalteinheit SU nicht ausgeschaltet. Ab dem Zeitpunkt tll kommt es erneut zu einer Überlastsituation der Schalteinheit SU, so z.B. durch einen erneuten Defekt der Last R_L . Das Sensorsignal S AFB überschreitet den Referenzsignalverlauf ENV betragsmäßig. Mittels der Ausführungseinheit EU wird zum Zeitpunkt tll die Überlastsituation erkannt und zu einem Zeitpunkt tl2 der Schalter der Schalteinheit SU mittels des
Steuersignals S IN ausgeschaltet. Dem Sensorsignal S AFB wird ab dem Zeitpunkt tl2 ein Low-Pegel vorgegeben.
Neben der zeitlichen Verzögerung des Ausschaltens des Schal- ters nach der Detektierung der Überlast, kann der Schalter auch zum Zeitpunkt der detektierten Überlast ausgeschaltet werden. Auch andere Ausschaltzeitpunkte nach dem Zeitpunkt der Detektierung der Überlast sind denkbar.
Neben der Überwachung der hier dargestellten Überlastsituationen, können zusätzliche Überlastsituationen, die mittels des Referenzsignalverlaufs ENV nicht detektiert werden können, erfasst werden. Dazu ist das an dem ersten Abgriffspunkt APl abgegriffene Ausgangssignal S_DFB einem Zählereingang CNT der Ausführungseinheit EU zugeführt (gestrichelt dargestellt in Figur 1) . Bricht aufgrund vorgegebener Überlastsituationen, so z. B. bei einem plötzlich auftretenden Kurzschluss, die Spannung am Ausgang der Schalteinheit SU zusammen, oder löst die Überwachungseinheit der Schalteinheit SU aus vorgegebenen Gründen aus, so z. B. bei erhöhter Umgebungstemperatur, so kann es ausgangsseitig der Schalteinheit SU zu zusätzlichen Signalflanken des Ausgangssignals S_DFB kommen, d. h., der Wert des Ausgangssignals S DFB kann beispielsweise auf einen Low-Pegel abfallen. Die zusätzlichen Signalflanken können mittels der dem Zählereingang CNT zugeordneten Zählereinheit der Ausführungseinheit EU erfasst und gezählt werden. Dabei können beispielsweise fallende und/oder steigende Signalflan- ken erfasst und gezählt werden. Wird beispielsweise ein Zählgrenzwert der Zählereinheit vorgegeben, so kann bei einem Erreichen oder Überschreiten des Zählgrenzwertes der Schalter der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals S_IN ausge- schaltet werden. Insbesondere die Erfassung eines Spannungsabfalls am Ausgang der Schalteinheit SU und die Ausschaltung der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals ist besonders vorteilhaft, weil dadurch die Schalteinheit SU vor der Auslösung der Überwachungseinheit ausgeschaltet wird, und somit ein Kurzschlussstrom, so z. B. 300 A, nur für eine minimale Zeitdauer fließt. Dadurch kann eine Erhitzung und somit eine Schädigung des Schalters der Schalteinheit SU aufgrund des Kurzschlussstromes minimiert werden. Dadurch kann die Betriebsdauer der Schalteinheit SU beträchtlich verlängert wer- den.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird an einem dritten Abgriffspunkt AP3 (siehe Figur 1) das Eingangssignal S_V abgegriffen und einem zweiten Analog-Digital-Wandler-Eingang AD2 der Ausführungseinheit EU zugeführt (gestrichelt dargestellt in Figur 1) . Der zweite Analog-Digital-Wandler-Eingang AD2 kann analog zum ersten Analog-Digital-Wandler-Eingang ADl ausgebildet sein und dem Analog-Digital-Wandler der Ausführungseinheit EU zugeordnet sein, dem bereits der erste Ana- log-Digital-Wandler-Eingang ADl zugeordnet ist. Grundsätzlich kann der zweite Analog-Digital-Wandler-Eingang AD2 aber auch einem weiteren Analog-Digital-Wandler zugeordnet sein.
Mittels des Abgriffs des Eingangssignals S V kann beispiels- weise zu vorgegebenen Zeitpunkten der Wert des Eingangssignals S V ermittelt werden und mit einem oberen Eingangssignalgrenzwert und/oder einem unteren Eingangssignalgrenzwert verglichen werden. Wie bereits dargestellt ist dem Sensie- rungsausgang I_S der Schalteinheit SU der Sensorstrom IS zu- geordnet, der den Laststrom I L repräsentiert und um den vorgegebenen Faktor kleiner ist als der Laststrom I_L . Der den Laststrom I L repräsentierende Sensorstrom IS wird mittels des Sensorsignals S AFB der Ausführungseinheit EU zugeführt und durch die Schalteinheit SU vorgegeben. Ist der Wert des Eingangssignals S V allerdings größer als der obere Eingangssignalgrenzwert und/oder ist der Wert des Eingangssignals S_V kleiner als der untere Eingangssignalgrenzwert, so ist eine Repräsentation des Laststroms I_L mittels des Sensorstroms IS nicht mehr gewährleistet. In diesem Fall wird der Schalter der Schalteinheit SU mittels des Steuersignals S_IN ausgeschaltet .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Schalteinheit (SU), die eine Überwachungseinheit und einen Schalter umfasst, der dazu ausgebildet ist, abhängig von einer Schaltstellung ein
Nutzsignal (I_L) an einem Ausgang der Schalteinheit (SU) zur Verfügung zu stellen, wobei die Überwachungseinheit dazu ausgebildet ist, den Schalter abhängig von einer de- tektierten Überlast des Schalters auszuschalten, wobei die Schalteinheit (SU) dazu ausgebildet ist, abhängig von einem Steuersignal (S IN) und von der Überwachungseinheit den Schalter einzuschalten und abhängig von dem Steuersignal (S IN) oder der Überwachungseinheit den Schalter auszuschalten, wobei ein Verlauf eines das Nutzsignal (I_L) repräsentierenden Signals (S AFB) mit einem vorgegebenen Referenzsignalverlauf (ENV) verglichen wird und bei einem zeitlichen und/oder betragsmäßigen Erreichen oder Überschreiten des Referenzsignalverlaufs (ENV) der Schalter mittels des Steuersignals (S_IN) ausgeschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Referenzsignalverlauf (ENV) derart vorgegeben wird, dass vorgegebenen Zeitdauern nach dem Einschalten des Schalters jeweils ein vorgegebener Signalwert zugeordnet wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der vorgegebene Referenzsignalverlauf (ENV) derart vorgegeben wird, dass ein Überlaststrom durch den Schalter der Schalteinheit für eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Ein- schalten des Schalters zugelassen wird.
4. Vorrichtung zum Betreiben einer Schalteinheit (SU), die eine Überwachungseinheit und einen Schalter umfasst, der dazu ausgebildet ist, abhängig von einer Schaltstellung ein Nutzsignal (I L) an einem Ausgang der Schalteinheit (SU) zur Verfügung zustellen, wobei die Überwachungseinheit dazu ausgebildet ist, den Schalter abhängig von einer detektierten Überlast des Schalters auszuschalten, wobei die Schalteinheit (SU) dazu ausgebildet ist, abhängig von einem Steuersignal (S IN) und von der Überwachungseinheit den Schalter einzuschalten und abhängig von dem Steuersig- nal (S IN) oder der Überwachungseinheit den Schalter auszuschalten, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, einen Verlauf eines das Nutzsignal (I L) repräsentierenden Signals mit einem vorgegebenen Referenzsignalverlauf (S AFB) zu vergleichen und bei einem zeitlichen und/oder betragsmäßigen Erreichen oder Überschreiten des Referenzsignalverlaufs (ENV) den Schalter mittels des Steuersignals (S IN) auszuschalten.
PCT/EP2009/050621 2008-02-22 2009-01-21 Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer schalteinheit WO2009103584A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008010625.9 2008-02-22
DE102008010625 2008-02-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009103584A1 true WO2009103584A1 (de) 2009-08-27

Family

ID=40517204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/050621 WO2009103584A1 (de) 2008-02-22 2009-01-21 Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer schalteinheit

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2009103584A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013068028A1 (de) * 2011-11-07 2013-05-16 Siemens Aktiengesellschaft Schutzeinrichtung für einen spannungsgesteuerten halbleiterschalter
EP2712084A1 (de) * 2012-09-20 2014-03-26 Infineon Technologies AG Halbleitervorrichtung mit Kurzschlussschutz mit variabler Auslöseschwelle
EP4009063A1 (de) * 2020-12-01 2022-06-08 Siemens Aktiengesellschaft Ausgabebaugruppe und verfahren zum betrieb

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4310323A1 (de) * 1992-04-13 1993-10-14 Mitsubishi Electric Corp Überstrom-Schutzvorrichtung für ein leistungsführendes Gerät oder Bauteil
EP0860946A2 (de) * 1997-02-19 1998-08-26 Harness System Technologies Research, Ltd. Schaltkreis mit Überstromfühler-Funktion
EP1357461A2 (de) * 2002-04-19 2003-10-29 Daimlerchrysler Corporation Programmierbarer Stromsteuerungsschalter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4310323A1 (de) * 1992-04-13 1993-10-14 Mitsubishi Electric Corp Überstrom-Schutzvorrichtung für ein leistungsführendes Gerät oder Bauteil
EP0860946A2 (de) * 1997-02-19 1998-08-26 Harness System Technologies Research, Ltd. Schaltkreis mit Überstromfühler-Funktion
EP1357461A2 (de) * 2002-04-19 2003-10-29 Daimlerchrysler Corporation Programmierbarer Stromsteuerungsschalter

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013068028A1 (de) * 2011-11-07 2013-05-16 Siemens Aktiengesellschaft Schutzeinrichtung für einen spannungsgesteuerten halbleiterschalter
CN104025455A (zh) * 2011-11-07 2014-09-03 西门子公司 用于电压控制的半导体开关的保护装置
US9412853B2 (en) 2011-11-07 2016-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Protective device for a voltage-controlled semiconductor switch
EP2712084A1 (de) * 2012-09-20 2014-03-26 Infineon Technologies AG Halbleitervorrichtung mit Kurzschlussschutz mit variabler Auslöseschwelle
CN104009445A (zh) * 2012-09-20 2014-08-27 英飞凌科技股份有限公司 包括短路保护的半导体器件
EP4009063A1 (de) * 2020-12-01 2022-06-08 Siemens Aktiengesellschaft Ausgabebaugruppe und verfahren zum betrieb

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1901411B1 (de) Verfahren zur Steuerung eines Motors eines akkubetriebenen Werkzeuggerätes
EP2873083A1 (de) Schaltgerät zum steuern der energiezufuhr eines nachgeschalteten elektromotors
EP2412208B1 (de) Überspannungsschutz für ein busgerät
EP2609322B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines starters eines fahrzeugs
DE3338764A1 (de) Schaltungsanordnung zum ein- und ausschalten und ueberwachen elektrischer verbraucher
WO2015106869A1 (de) Überlast-überwachungsvorrichtung und verfahren zur überlast-überwachung
DE102016209354A1 (de) Vorrichtung zum schutz eines elektrischen netzes in einem fahrzeug sowie bordnetz und fahrzeug
EP1125351B1 (de) Schutzschaltung für eine reihenschaltung aus leistungshalbleiter-endstufe und induktivem verbraucher
WO2014075743A1 (de) Schaltgerät zum steuern der energiezufuhr eines nachgeschalteten elektromotors
EP1830370A2 (de) Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischen Stellantriebs
WO2009103584A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer schalteinheit
EP3895312B1 (de) Elektronischer schalter mit stromregulierung
EP1733470B1 (de) Schaltvorrichtung zum betreiben eines motors und entsprechendes verfahren
WO2005008877A1 (de) Überwachungselektronik für einen elektromotor und verfahren zur überwachung eines elektromotors
WO2019158400A1 (de) Überwachungssystem sowie netzüberwachungsschaltung
EP1011190B1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Überwachung des Betriebszustandes einer Last
WO2017153028A1 (de) Verfahren und steuerungseinrichtung zum steuern eines insbesondere pneumatischen bremssystems für fahrzeuge
DE102016121447A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Absichern einer Bordnetzkomponente eines Fahrzeug-Bordnetzes
DE2431167A1 (de) Ueberwachungsschaltung fuer eine ueberlastschutzschaltung
EP2139117A1 (de) Verfahren und elektronische Schaltung für eine elektronische Schaltungseinheit
DE102004020274A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schutz eines elektronischen Bauelements
EP1604548A1 (de) Heizgerät mit einem schmiegsamen wärmeteil
DE102007017581B4 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines kaltleitenden elektrischen Lastelementes, Schalteinheit für ein kaltleitendes elektrisches Lastelement, Glühlampensteuerung und Fahrzeug
DE19735543A1 (de) Schaltungsanordnung zum Schalten von Lasten
WO2009103582A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer schalteinheit

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09713360

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09713360

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1