Schaltung und Verfahren zur Regelung eines Stromes für einen
elektromechanischen Verbraucher
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Diagnose von elektrischen Lasten, und bezieht sich insbesondere auf eine Schaltung und ein Verfahren zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher, bzw. elektrisch angesteuerten Aktuator oder Aktor.
In vielen Bereichen der Technik kommen elektrisch angesteuerte Aktuatoren, etwa in Form von Magnetventilen oder -spulen zum Einsatz, beispielsweise zur Ansteue- rung hydraulischer Stellglieder in Kupplungen und Getrieben von Kraftfahrzeugen. Allgemein dienen Aktuatoren zum Umsetzen elektrischer Signale in mechanische Bewegung oder andere physikalische Größen (z.B. Druck oder Temperatur) und können somit als elektromechanische Stellglieder z.B. für Regelkreise betrachtet werden. Dabei können laufend Tests vorgenommen werden, um die Funktionsfähigkeit des elektromechanischen Aktuators und damit des Regelkreises zu gewährleisten. Diese Tests können insbesondere Messungen aktueller Stromwerte und Vergleiche der Stromwerte mit bekannten Sollwerten umfassen. Signifikante Abweichungen der Werte voneinander lassen auf eine Fehlfunktion schließen. Die Offenlegungsschrift DE 101 34 745 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überprüfen insbesondere niederohmiger Magnetspulen auf Kurzschluss auf.
Zudem kann eine Steuerung bzw. Regelung des elektrischen Stromes durch den Aktuator gewünscht sein, um ein Auftreten von Leistungsschwankungen zu verhindern. Die Offenlegungsschrift DE 43 29 917 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung zur getakteten Versorgung eines elektromechanischen Verbrauchers.
Das Messen des Stromes schließt im Allgemeinen die Verwendung eines Messwiderstands (Shunt) mit ein, der meist in Serie mit dem elektromechanischen Verbraucher, z.B. einem Ventil, geschaltet wird. Ein Shunt ist dabei ein niederohmiger elektrischer Widerstand, der zur Messung des elektrischen Stromes verwendet wird. Der Strom, der durch einen Shunt fließt, verursacht einen zu ihm proportionalen Spannungsabfall, der gemessen wird. Zur Messung hoher Ströme sind Shunts mechanisch
robust aufgebaut. Materialien für die Widerstände sind Manganin, Konstantan, Isotan, Isabellin. Ziel ist ein möglichst geringer Temperaturkoeffizient des spezifischen elektrischen Widerstandes. Durch die Verwendung eines Shunts steigen jedoch die Kosten einer entsprechenden Schaltung; zudem benötigt der Shunt weitere Ressourcen wie z.B. Platz und zusätzliche Controllerpins. Weiterhin ist beim Diagnostizieren einer Fehlfunktion eines elektromechanischen Verbrauchers keine eindeutige Unterscheidung zwischen Normalbetrieb des Verbrauchers und einem Kurzschluss nach Masse, bis zu 50Ω (Short Circuit to Ground, SCG) während des Betriebs möglich.
Es besteht daher ein Bedarf daran, ein verbessertes Konzept zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher, wie z.B. einen elektrisch angesteuerten Aktuator, zu schaffen.
Diesem Bedarf tragen eine Schaltung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche Rechnung. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt stellen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine Schaltung zur Regelung eines (elektrischen) Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher bzw. einen elektrisch angesteuerten Aktuator bereit. Die Schaltung umfasst einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss für den elektromechanischen Verbraucher, wobei der erste Anschluss mit einem ersten (elektrischen) Versorgungspotential koppelbar ist und wobei ein Potential des zweiten Anschlusses vermittels einer Pulsweiten- bzw. Pulsbreitenmodulation (Pulse Width Modulation PWM) veränderbar ist. Außerdem umfasst die Schaltung eine Messanordnung mit einem ersten Messsignaleingang, der mit dem ersten Anschluss gekoppelt ist, und einem zweiten Messsignaleingang, der mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist. Die Messanordnung ist dabei ausgebildet, ein zu einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss proportionales Messsignal zu ermitteln, um basierend auf dem Messsignal den Strom für den elektromechanischen Verbraucher, wie z.B. einen elektrisch angesteuerten Aktuator, zu regeln.
Mit anderen Worten, ein elektromechanischer Verbraucher kann in einem Stromkreis zwischen die beiden Anschlüsse eingebracht werden, wobei über die beiden Anschlüsse die über dem Verbraucher abfallende Spannung - ähnlich wie bei einem Shunt-Widerstand - gemessen und daraufhin der Strom durch den Verbraucher entsprechend geregelt werden kann. In Ausführungsbeispielen kann der elektromechani- sche Verbraucher ein elektrisch angesteuerter elektromechanischer Aktuator sein. Der Begriff „Aktuator" ist hierbei gleichbedeutend mit einem Aktor, einem Stellglied, einer Stelleinrichtung, etc. Grundsätzlich können diese Begriffe eine Einrichtung zur Umwandlung von elektrischem Strom in Bewegung bezeichnen, zum Beispiel einen Servomotor.
Unter einem elektrischen Potential ist eine Spannungsangabe zu verstehen, die ab einem festgelegten Bezugspunkt (beispielsweise„Masse") gezählt wird. Dementsprechend kann unter Versorgungspotential beispielsweise eine Versorgungsspannung, wie z.B. eine Batteriespannung, insbesondere eine Batteriegleichspannung, verstanden werden. Durch Veränderung des Potentials am zweiten Anschluss (durch die PWM) kann die über dem elektromechanischen Verbraucher abfallende Spannung (U) und damit über den Zusammenhang I = U/R auch der durch den Verbraucher fließende elektrische Strom (I) geregelt bzw. gesteuert werden.
Teile der Schaltung können über ein oder mehrere elektrisch leitende Verbindungen miteinander gekoppelt sein. Sind zwei Teile der Schaltung miteinander koppelbar, kann zwischen den Schaltungsteilen eine elektrisch leitende Verbindung beispielsweise mit Hilfe eines Schalters hergestellt werden. Ein Schalter kann elektrisch beispielsweise über einen MikroController, der auch die Messanordnung umfassen kann, gesteuert werden, aber auch mechanische Schalterausführungen sind möglich. Ebenfalls denkbar wären Ausführungen, bei denen der Schalter über ein optisches Signal angesteuert werden kann. Anstelle eines MikroControllers kann auch jeder andere Prozessor mit Peripheriefunktionen verwendet werden. MikroController und Prozessor seien hier lediglich beispielhaft für eine Messanordnung genannt. Eine PWM kommt häufig zur Informationsübertragung zum Einsatz, insbesondere kann durch PWM eine Energieumwandlung in einem technischen System gesteuert werden. Mit digitalen Schaltungen, zum Beispiel Prozessoren, die nur digitale Signale verarbeiten können, können
sich auf diese Weise analoge Geräte, zum Beispiel Motoren, ansteuern lassen. Die PWM ist eine Modulationsart, bei der eine technische Größe (z.B. elektrischer Strom, elektrische Spannung) zwischen zwei Werten wechselt. Dabei wird bei konstanter Frequenz der Tastgrad eines Rechteckpulses moduliert, also die Breite der ihn bildenden Impulse.
Da der durch den elektromechanischen Verbraucher fließende Strom sich in Ausführungsbeispielen aus einer Spannungsmessung zwischen dessen zwei Anschlüssen ergibt, ist der zusätzliche Einbau eines eigens dafür ausgebildeten Messwiderstands nicht mehr erforderlich. Gemäß Ausführungsbeispielen kann der elektromechanische Verbraucher selbst als Shunt verwendet werden. Die Schaltung als Ganzes kann somit platzsparender und kostengünstiger hergestellt werden. Durch Verwenden einer Messanordnung und von dieser ansteuerbaren Schaltern kann eine Art Rückkopplungs- (Feedback-)schleife erzeugt werden, wodurch störende Abweichungen vom Normalbetrieb kompensiert, und ein verbessertes Konzept zur Diagnose von Fehlfunktionen geschaffen werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt schaffen Ausführungsbeispiele auch ein Verfahren zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher. Das Verfahren umfasst dabei einen Schritt des Koppeins eines ersten Anschlusses für den elektromechanischen Verbraucher mit einem ersten Versorgungspotential und ein Verändern eines Potentials eines zweiten Anschlusses für den elektromechanischen Verbraucher vermittels einer PWM. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Ermitteins eines zu einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss proportionalen Messsignals vermittels einer Messanordnung mit einem ersten Messsignaleingang, der mit dem ersten Anschluss gekoppelt ist, und mit einem zweiten Messsignaleingang, der mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist. Der Strom durch den elektromechanischen Verbraucher wird basierend auf dem Messsignal geregelt bzw. gesteuert.
Beispielsweise können Ausführungsbeispiele in Kraftfahrzeugen zur Steuerung bzw. Regelung von Aktuatoren zum Einsatz kommen. D.h., gemäß einem weiteren Aspekt wird auch ein Fahrzeug mit einer Schaltung zur Regelung eines Stromes für einen
elektromechanischen Verbraucher bzw. einen elektrisch angesteuerten Aktuator bereitgestellt.
Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : ein Vergleichsbeispiel einer herkömmlichen Schaltung zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher;
Fig. 2: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltung mit einem verbesserten Konzept zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher;
Fig. 3: ein detailliertes Ausführungsbeispiel der Schaltung aus Fig. 2;
Fig. 4 und 5: Berechnungen eines Stromes durch einen elektromechanischen Verbraucher mit erhöhter Genauigkeit, in einem Diagramm gegen die PWM aufgetragen;
Fig. 6: ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher mit einem verbesserten Konzept zur Fehlerdiagnose;
Fig. 7: in Ausführungsbeispiel für eine Schaltung zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher, welches eine besonders umfangreiche Fehlerdiagnose ermöglicht;
Fig. 8: ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher, welches eine äußerst genaue Fehlerdiagnose ermöglicht;
Fig. 9: ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher, unter Verwendung der Schaltung aus
Fig. 3;
Fig. 10: ein erweitertes Flussdiagramm eines Verfahrens zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher, unter Verwendung der Schaltung aus Fig. 6;
Fig. 1 1 : ein erweitertes Flussdiagramm eines Verfahrens zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher, unter Verwendung der Schaltung aus Fig. 7; und
Fig. 12: ein erweitertes Flussdiagramm eines Verfahrens zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher, unter Verwendung der Schaltung aus Fig. 8.
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen einige exemplarische Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und
werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element„verbunden" oder „gekoppelt" bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder gekoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als„direkt verbunden" oder„direkt verkoppelt" mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z.B.,„zwischen" gegenüber„direkt dazwischen",„angrenzend" gegenüber„direkt angrenzend" usw.).
Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen„ einer,"„ eine",„eines " und„der, die, das" auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B.„beinhaltet",„beinhaltend", aufweist" und/oder„aufweisend", wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsis-
tent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.
Für die Regelung von elektromechanischen Verbrauchern, wie z.B. Venti- len/Aktuatoren/Elektromagneten, wird häufig der Strom durch den Verbraucher mittels eines zusätzlichen Messwiderstands (Shunt) erfasst. Ebenso können elektromechani- sche Verbraucher„spannungsgesteuert" ausgeführt werden, wobei die Regelung des Verbraucherstroms über eine PWM, in Abhängigkeit der Versorgungsspannung des Verbrauchers, erfolgen kann. Die PWM kann zwischen 0 % und 100 % liegen. In diesen Bereichen kann eine Fehlerdiagnose erfolgen, d.h. beispielsweise Erkennung„Kurz- schluss Batterie und/oder„Ventilabriss". Unterscheidungen verschiedener möglicher Fehler sind wichtig, um bei einem vorliegenden Fehler die richtige Fehlerreaktion einzuleiten und die Fehlersuche für die Werkstätten zu erleichtern. Ebenso können, vor allem bei sicherheitskritischen Anwendungen, die Fehlerfälle unterschiedliche Folgen bzw. kritische/unkritische Zustände hervorrufen. Vor allem der Fehler„Kurzschluss nach Masse" (GND) kann einen kritischen Zustand hervorrufen, da hier der elektromechani- sche Verbraucher (beispielsweise ein Ventil bzw. eine Spule) bestromt wird und eine ungewollte Aktion herbeiführen kann. Um solche Fehlerfälle zu erkennen sind unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten bekannt. Ein Beispiel hierfür zeigt Fig. 1 .
Die Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Schaltung 10 zur Fehlerdiagnose für einen elektromechanischen Verbraucher 106, welcher zwischen einen ersten Anschluss 102 und einen zweiten Anschluss 104 der Schaltung 100 geschaltet ist. Der erste Anschluss 102 ist über einen (Haupt-)Schalter 120 mit einem ersten Versorgungspotential 1 12 gekoppelt. Dabei kann das erste Versorgungspotential 1 12 beispielsweise von einer Spannungsquelle, insbesondere einer Gleichspannungsquelle, wie z.B. einer Kfz-Batterie, bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das erste Versorgungspotential bei 12V liegen. Der erste Anschluss 102 ist ferner über eine Tiefpassfilterschaltung 30 (kurz: Tief- pass) mit einem ersten Messsignaleingang 152 einer in Fig. 1 nicht explizit gezeigten Messanordnung, wie z.B. einem MikroController, gekoppelt. Der zweite Anschluss 104 ist über einen elektrischen Widerstand 1 10 mit einem zweiten Versorgungspotential 1 13 gekoppelt, welches beispielsweise niedriger als das erste Versorgungspotential 1 12 liegen kann, z.B. bei 5V. Dadurch kann ein ausreichender Spannungsabfall über den
Anschlüssen bzw. Klemmen 102, 104 erreicht werden. Ferner ist der zweite Anschluss über einen ersten (PWM-)Schalter 130 mit einem ersten Anschluss 28 eines Shunts 22 verbunden, der mit seinem zweiten Anschluss auf einem Bezugspotential 1 1 6, wie z.B. elektrische Masse, liegt. Die an dem Anschluss bzw. Knoten 28 gemessene Spannung kann über einen Tiefpass 20 einem weiteren Messsignaleingang 155 der Messanordnung zugeführt werden, um darüber Rückschlüsse auf den Strom durch den Verbraucher 106 ziehen zu können. Der Strom durch den Verbraucher 106 kann über einen den Schalter 130 steuernden Steueranschluss 156 der Messanordnung geregelt bzw. gesteuert werden. Dazu wird dem Schalter 130 über den Steueranschluss 156 ein (digitales) pulsweitenmoduliertes Steuersignal (PWM-Signal) zugeführt, welches das Potential des zweiten Anschlusses dementsprechend zwischen einem„high-" und„low-" Zustand hin und her schaltet. Dazu kann die Messanordnung 150 (Fig. 2) beispielsweise ein PWM-Modul aufweisen. Zur Absicherung ist parallel zum elektromechanischen Verbraucher 106 zwischen die Anschlüsse 102 und 104 auch noch eine Freilaufdiode 108 geschaltet. Freilaufdioden kommen im Allgemeinen zum Schutz vor einer Überspannung zum Einsatz, die beispielsweise beim Abschalten einer induktiven Last 106 auftreten kann.
Gemäß Fig. 1 wird also ein elektromechanischer Verbraucher 106, zum Beispiel ein Ventil, an das Versorgungspotential 1 12, bzw. eine extra Versorgung für Aktuatoren, die mittels des Hauptschalters 120, zum Beispiel ein Halbleiterschalter, ein- und ausgeschaltet werden kann, über den ersten Anschluss 102, beispielsweise einen Steckerpin, verbunden. Die Messung der Versorgungsspannung 1 12 der Ventile 106 erfolgt über resistive und kapazitive Elemente der Tiefpassfilterschaltung 30. Auf die Versorgungsspannung 1 12 wird dann dementsprechend die PWM eingestellt. Auf der den zweiten Anschluss 104 umfassenden Seite wird das Ventil 106 über den ersten Schalter 130, beispielsweise einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Metal Oxide Semi- conductor Field Effect Transistor, MOSFET) getaktet.
Der Schaltungsteil 20 soll eine Diagnose ermöglichen: Über den Shunt 22 wird der Spannungsabfall mit dem Analog-Digital- (AD-)Messsignaleingang 155 über ein Widerstand-Kondensator- (Resistor-Capacitor-, RC-)Glied gemessen. In Abhängigkeit der eingestellten PWM durch den ersten Schalter (z.B. MOSFET) 130 durch einen ersten
Steuersignalausgang 156 erwartet man einen entsprechenden Strom durch den
Shunt 22. Ist der Strom zu hoch (und somit auch die Spannung), liegt vermutlich am zweiten Anschluss 104 ein Kurzschluss nach Batterie vor. Ist der gemessene Strom zu niedrig, kann der zweite Anschluss 104 einen Kurzschluss nach Bezugspotential (allgemein Masse) 1 1 6 haben oder die Last ist abgerissen. Hochohmige Kurzschlüsse (bis zu z.B. 50 Ohm) sind mit dieser Auswertung im Betrieb nicht erkennbar. Eine Unterscheidung zwischen Lastabriss (Open Load) und Kurzschluss nach Masse (Short Circuit to Ground, SCG) ist mit der Schaltung gemäß Fig. 1 allerdings nicht erkennbar, vor allem wenn man davon ausgeht, dass der Kurzschluss nach Masse mehrere 10 Ohm haben kann. Prinzipiell kann aber hierfür ein zusätzliches resistives Element bzw.
elektrischer Widerstand 1 10 vorgesehen werden. Dieser müsste relativ hochohmig ausgeführt werden, da sonst zu viel Strom in die Spannungsquelle 1 14, zum Beispiel intern erzeugte 5 Volt, zurückgespeist werden. Vorteil dieser Schaltung ist, dass Nebenschlüsse über den elektromechanischen Verbraucher (das Ventil) 106 erkannt werden können, zum Beispiel Kurzschlüsse zweier Ventile. Dieses Verfahren wird zum Beispiel in Offenlegungsschrift DE4329917A1 verwendet, oder auch in Offenlegungsschrift DE 101 34 745A, wobei hier der Shunt zwischen dem zweiten Anschluss und dem Senkanschluss (Drain) des MOSFETs angebracht wäre. Soll hier die Spannung über den Shunt gemessen werden, sind zwei Controllereingänge oder zusätzliche Bauteile (Hardware, HW) nötig. Bedenkt man, dass ein Shunt, so wie die dazu gehörige Auswerteinheit viele Ressourcen (Kosten, Platz, Controllerpinbelegung etc.) verbraucht, ist es erstrebenswert, die benötigten Ressourcen zu verkleinern. Eine möglichst umfangreiche Diagnose ist vor allem für sicherheitskritische Ausgänge gefordert.
Wie bereits angedeutet, steigen die Kosten vor allem durch den zusätzlichen Shunt 22 und die notwendige Aufbereitung der Signale z.B. durch Operationsverstärker (OPV) und der Schaltung, um den Widerstand und somit die Bauform des Shunts so klein wie möglich halten zu können. Weiterhin ist eine eindeutige Unterscheidung zwischen Open Load und SCG im Betrieb nicht möglich. Ziel ist es also, die gleiche Funktionalität mit weniger Ressourcen (Platz, Kosten, etc.) zu ermöglichen, sowie Lösungen zu finden, die eine Erweiterung der Diagnose unter Beachtung der Ressourcen ermöglicht.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltung 100 zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher 106, wie z.B. einen Aktuator.
Die Schaltung 100 umfasst einen ersten Anschluss 102 und einen zweiten Anschluss 104 für den elektromechanischen Verbraucher 106, wobei der erste Anschluss 102 mit einem ersten Versorgungspotential 1 12 koppelbar ist und wobei ein Potential 1 14 des zweiten Anschlusses 104 vermittels einer PWM veränderbar ist. Außerdem umfasst die Schaltung 100 eine Messanordnung 150 mit einem ersten Messsignaleingang 152, der mit dem ersten Anschluss 102 gekoppelt ist, und mit einem zweiten Messsignaleingang 153, der mit dem zweiten Anschluss 104 gekoppelt ist. Die Messanordnung 150 ist hierbei ausgebildet, ein zu einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 102 und 104 proportionales Messsignal zu ermitteln, um basierend auf dem Messsignal den Strom für den elektromechanischen Verbraucher 106 zu regeln bzw. zu steuern. Ein Anschluss eines ersten Schalters 130 ist, wie auch in der in Fig. 1 gezeigten Schaltung, mit dem zweiten Anschluss 104 gekoppelt. Ein zweiter Anschluss des ersten Schalters 130 ist jedoch direkt mit dem Bezugspotential 1 1 6 gekoppelt, bzw.„liegt auf Masse". Wiederum ist das zweite Versorgungspotential 1 13 über das resistive Element 105 mit dem zweiten Anschluss 104 gekoppelt.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann die Schaltung 100 beispielsweise als Steuer- oder Regelschaltung für ein Fahrzeug ausgebildet sein, in welches der elektro- mechanische Verbraucher bzw. Aktuator 106 eingebaut sein kann. Wie bereits eingangs erwähnt, kann es sich bei dem elektromechanischen Verbraucher bzw. Aktuator 106 beispielsweise um ein Ventil oder eine elektromagnetische Spule oder aber auch um einen Servomotor handeln. Die Anschlüsse 102 und 104 können beispielsweise als Steckerpins ausgeführt sein. Die Messanordnung 150 kann vorzugsweise als MikroController ausgeführt sein, grundsätzlich kann dies aber jeder Prozessor mit Peripheriefunktionen sein, wobei die Peripheriefunktionen insbesondere verschiedene Bus- Systeme wie beispielsweise Controller-Area-Network (CAN), PWM-Ausgänge oder Analog-Digital-Umsetzer umfassen können. Die Kopplung zwischen dem ersten Anschluss 102 mit dem Versorgungspotential 1 12 kann auf verschiedene Arten erfolgen: Ein hierfür verwendeter Hauptschalter 120 kann vorzugsweise ein Halbleiter-Element, wie z.B. ein Transistor, insbesondere ein MOSFET, sein. Neben elektrisch ansteuerba-
ren Schaltern können aber auch Schalter in Frage kommen, die auf optische Signale reagieren oder manuell bedienbar sind. Unter dem Begriff „koppeln" kann gemeinhin das Aufbauen einer elektrisch leitenden Verbindung verstanden werden. Die Messsignale können charakteristische Werte für einen elektrischen Strom durch den Aktua- tor 106 umfassen, wie beispielsweise eine Spannung an den Klemmen 102 und 104, eine Stromstärke oder Änderungen derselben. Insbesondere können die Messsignale auch eine kompliziertere Abfolge von Änderungen physikalischer Größen umfassen.
In Ausführungsbeispielen kann der erste Messsignaleingang 152 der Messanordnung 150 über eine erste Tiefpassfilterschaltung 30 mit dem ersten Anschluss 102 gekoppelt sein. Ebenso kann der zweite Messsignaleingang 153 der Messanordnung 150 über eine zweite Tiefpassfilterschaltung 40 mit dem zweiten Anschluss 104 gekoppelt sein. Die erste Tiefpassfilterschaltung 30 und die zweite Tiefpassfilterschaltung 40 sind in Fig. 2 lediglich schematisch dargestellt. Eine Tiefpassfilterschaltung kann als RC- Glied ausgeführt sein, welches elektrische Ströme und/oder Spannungen in einem definierten, besonders hohen Frequenzbereich herausfiltern kann. Tiefpässe können sehr empfindlichen oder sehr kostspieligen Messanordnungen vorgeschaltet werden, beispielsweise um Spannungsspitzen (Peaks) zu dämpfen, die sich ansonsten schadhaft auf die Messanordnungen auswirken könnten. Insbesondere können die Tiefpässe 30 und 40 auch dazu vorgesehen sein, Aliasing-Effekte bei einer Analog-Digital (A/D) Wandlung der jeweiligen (analogen) Messsignale zu vermeiden bzw. zu verringern. Als Aliasing-Effekte werden dabei Fehler bezeichnet, die auftreten, wenn in einem abzutastenden Signal Frequenzanteile vorkommen, die höher als die Nyquist-Frequenz (= halbe Abtastfrequenz) sind. In anderen Worten können die Tiefpässe 30 und 40 also jeweils ausgebildet sein, um aus den Messsignalen Frequenzanteile herauszufiltern, die höher als die Nyquist-Frequenz sind.
In Ausführungsbeispielen können die erste Tiefpassfilterschaltung 30 und die zweite Tiefpassfilterschaltung 40 im Wesentlichen identisch zueinander ausgeführt sein. In anderen Worten kann darunter verstanden werden, dass einzelne Komponenten beziehungsweise Bauteile einer Tiefpassfilterschaltung, insbesondere elektrische Widerstände oder Kondensatoren, in gleicher Zahl und in gleicher Anordnung relativ zueinander in der anderen Tiefpassfilterschaltung / den anderen Tiefpassfilterschaltungen ebenfalls
vorhanden sind. Eine im Wesentlichen identische Ausführung zueinander kann weiterhin bedeuten, dass jeweils zwei einander entsprechende Bauteile sowohl quantitativ als auch qualitativ dieselben (physikalischen) Eigenschaften aufweisen und sich maximal im Rahmen von Fertigungstoleranzen voneinander unterscheiden. Die identische Ausführung der Tiefpässe 30 und 40 kann Kohärenzfehler und Toleranzabhängigkeiten deutlich verringern: Kohärenz zweier (Zeit-)Signale bedeutet deren lineare Abhängigkeit über die Frequenz. Durchlaufen zwei ursprünglich kohärente, PWM-modulierte Signale nun zwei unterschiedlich geartete Tiefpässe, könnten sie dadurch möglicherweise auf zwei unterschiedliche Arten verändert werden, sodass sie von der Messanordnung nicht mehr als kohärent erkannt werden können.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann dem Aktuator 106 zwischen den Anschlüssen 102 und 106 außerdem die Freilaufdiode 108 parallel geschaltet sein. Freilaufdioden kommen im Allgemeinen zum Schutz vor einer Überspannung zum Einsatz, die beispielsweise beim Abschalten einer induktiven Gleichspannungslast auftreten kann.
Das zweite Versorgungspotential 1 13 ist wiederum über einen Widerstand 105 mit dem zweiten Anschluss 104 verbunden. Das hieraus resultierende Potential 1 14 des zweiten Anschlusses 104 dient u.a. einer späteren Fehlerdiagnose. Um die PWM am zweiten Anschluss 104 zu realisieren, kann mit dem zweiten Anschluss 104 ein Schalter 130 gekoppelt sein, der hier beispielhaft als MOSFET ausgeführt ist und der über einen ersten Steuersignalausgang 156 der Messanordnung 150 angesteuert werden kann. Bei geschlossenem Schalter 130 kann das Potential 1 14 des zweiten Anschlusses 104 auf ein Bezugspotential 1 16 gebracht werden. Das Bezugspotentiai 1 1 6 kann auch als "Masse" oder "Erde" bezeichnet werden. Eine Verbindung zum Bezugspotential 1 1 6, auch "Erdung" genannt, kann beispielsweise über eine leitfähige Außenverkleidung o- der einen Bodenkontakt der Schaltung 100 realisiert werden. Durch die PWM kann das Potential 1 14 des zweiten Anschlusses 104 also zwischen Masse („low") und einem höheren, u.a. von dem zweiten Versorgungspotential 1 13 abhängigen Potential („high") wechseln.
Fig. 3 zeigt ein detailliertes Ausführungsbeispiel, wobei die erste und die zweite Tiefpassfilterschaltung 30 und 40 jeweils durch resistive 32, 34, 42 und 44 und kapazitive
Elemente 36 und 46 gebildet werden können. Unter resistiven Elementen können gemeinhin elektrische Widerstände verstanden werden, an denen beim Anliegen eines Stromes ein mehr oder weniger signifikanter Spannungsabfall erfolgt. Die abfallende Spannung ist hierbei proportional zum ohmischen Widerstand. Der Widerstandswert handelsüblicher Festwiderstände kann sich über viele Größenordnungen von wenigen Milliohm bis in den Gigaohm-Bereich erstrecken. Neben Festwiderständen können aber auch parameterabhängige Widerstände (Fotowiderstände, spannungs- oder temperaturabhängige Widerstände) oder verstellbare Widerstände zum Einsatz kommen. Kapazitive Elemente können allgemein als Kondensatoren bezeichnet werden. Kondensatoren weisen wenigstens zwei Elektroden auf, die durch einen isolierenden Bereich getrennt sein können. In diesem kann sich zusätzlich ein Dielektrikum befinden. In Ausführungsbeispielen werden die kapazitiven Elemente 36 und 46 durch Festkondensatoren gebildet. Diese können aus unterschiedlichen Materialien (zum Beispiel Keramikkondensatoren, Kunststofffolienkondensatoren, etc.) und in verschiedenen Bauformen gefertigt sein. Ausführungsbeispiele umfassen jedoch auch variable Kondensatoren, wie beispielsweise Trimmkondensatoren (Trimmer) oder Kapazitätsdioden.
In Ausführungsbeispielen kann die erste Tiefpassfilterschaltung 30 ein erstes resistives Element 32 aufweisen, das zwischen dem ersten Anschluss 102 und dem ersten Messsignaleingang 1 52 angeordnet ist, sowie eine erste Parallelschaltung aus einem zweiten resistiven Element 34 und einem ersten kapazitiven Element 36, wobei die erste Parallelschaltung zwischen dem ersten Messsignaleingang 152 und dem Bezugspotential 1 1 6 angeordnet ist. Analog dazu kann die zweite Tiefpassfilterschaltung 40 ein drittes resistives Element 42 aufweisen, das zwischen dem zweiten Anschluss 104 und dem zweiten Messsignaleingang 153 angeordnet ist sowie eine zweite Parallelschaltung aus einem vierten resistiven Element 44 und einem zweiten kapazitiven Element 46, wobei die zweite Parallelschaltung zwischen dem zweiten Messsignaleingang 153 und dem Bezugspotential 1 1 6 angeordnet ist. Mit anderen Worten kann also jeweils ein resistives Element 32 oder 42 mit dem ersten bzw. zweiten Anschluss 102 oder 104 und einem mit dem Messsignaleingang 152 oder 153 verbundenen Knotenpunkt 38 oder 48 gekoppelt sein. Außerdem ist hierbei jeweils eine Parallelschaltung aus einem kapazitiven 36 oder 46 und einem resistiven Element 34 oder 44 mit dem zu dem Messsignaleingang 152 oder 153 verbundenen Knotenpunkt 38 oder 48 und mit dem Bezugspo-
tential 1 1 6 verbunden. Neben den in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispielen als sogenannter passiver Tiefpass erster Ordnung können aber auch aktive Tiefpässe und/oder Tiefpässe höherer Ordnung verwendet werden.
Wie bereits erwähnt wurde, kann in Ausführungsbeispielen die PWM vermittels des zwischen dem zweiten Anschluss 104 und dem Bezugspotential 1 1 6 angeordneten ersten Schalters 130 bereitgestellt werden. Dieser Schalter 130 kann beispielsweise einen Transistor aufweisen. In dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel ist der Transistor als MOSFET ausgeführt, der über einen Senkanschluss D1 , einen Steueranschluss G1 und einen Quellanschluss S1 verfügt. Abhängig von der Bauart des Transistors wird der Senkanschluss D1 auch als„Drain" oder„Kollektor", der Steueranschluss G1 auch als „Gate" oder„Basis" und der Quellanschluss S1 auch als„Source" oder„Emitter" bezeichnet. Genauer gesagt, handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen n-Kanal-MOSFET. Durch den np-Übergang von der Elektrode zum Substrat und den pn-Übergang zurück zur anderen Elektrode sind praktisch zwei Diodenstrecken hintereinander geschaltet, von denen unabhängig von der Polung der angelegten Spannung immer eine sperrt, was im Beispiel symbolisch durch eine erste Diode 132 dargestellt ist. Eine zweite Diode 134 und eine Zenerdiode 136 schützen das Gate in der praktischen Anwendung vor Überspannung. Neben der gezeigten Realisierung als Feldeffekttransistor kann der erste Schalter 130 beispielsweise auch als Bipolartransistor mit entsprechender Peripheriebeschaltung realisiert werden.
In Ausführungsbeispielen kann der Steueranschluss G1 des ersten Schalters 130 mit einem ein (digitales) PWM-Signal bereitstellenden ersten Steuersignalausgang 156 der Messanordnung 150 gekoppelt sein. Beispielsweise kann der Steueranschluss G1 ein sogenanntes Gate sein, sofern der erste Schalter 130 einen Feldeffekt- Transistor umfasst oder einen Basisanschluss, sofern der erste Schalter 130 einen Bipolartransistor umfasst.
Im Folgenden soll die Schaltung 100 gemäß Fig. 3 näher erklärt und durch ein Zahlenbeispiel genauer erläutert werden:
Statt des Shunts 22 und einer Auswerteeinheit gemäß Fig. 1 verwendet die Schaltung 100 ein RC-Filter (Tiefpass 40), der im Wesentlichen identisch zu dem schon bei der Messung der Versorgungsspannung 1 12 für die Last 106 benutzten Tiefpass 30 ist, d.h. das kapazitive Element 36 ist im Wesentlichen baugleich mit dem kapazitiven Element 46, das resistive Element 32 ist im Wesentlichen baugleich mit dem resistiven Element 42 und das resistive Element 34 ist im Wesentlichen baugleich mit dem resistiven Element 44. Die im Wesentlichen identische Ausführung der Tiefpässe 30 und 40 ist vorteilhaft, um Kohärenz-Fehler (s.o.) und Toleranzabhängigkeiten zu verringern. Ebenso wird das an dem zweiten Messsignaleingang 153 eingehende Signal einem Analog-Digital- (A/D-)Eingang zugeführt. Mit den elektrischen Potentialen 1 12 und 1 14 ("oben der Last" und "unten der Last") kann nun der Spannungsabfall über der elektro- mechanischen Last 106 bestimmt werden. Somit dient sozusagen die elektromechani- sche Last 106 als Shunt. Mittels Formel (F1 ) werden nun, beispielsweise von der Messanordnung 150, Spannungsverhältnisse berechnet:
(F1 ) [ U_(152) - U_(153) ] / U_(1 52) +1
In Worten beschrieben, wird die Differenz der am ersten Messsignaleingang 152 empfangenen Spannung und der am zweiten Messsignaleingang 153 empfangenen Spannung durch die am ersten Messsignaleingang 152 empfangenen Spannung geteilt, und eine Konstante mit einem Wert 1 addiert. Die "+1 " dient als Skalierung, damit keine negativen Werte auftreten können. Somit kann in der Messanordnung 150 mit einfacheren Datentypen gerechnet werden, was die notwendige Rechenzeit in der Messanordnung 150 klein hält. Normalerweise genügt für eine Nachbildung des Shunts, dass man [ U_(erster Anschluss) - UJzweiter Anschluss) ] rechnet. Aufgrund der Betrachtung wurde jedoch herausgefunden, dass durch die Teilung eine höhere Genauigkeit ermöglicht wird. Als Beweis dient hierzu Fig. 4 (hier jetzt ohne Offset der +1 ; x-Achse: eingestellte PWM, y-Achse: Formelwerte):
Die äußeren beiden Kurven 172 und 174 entsprechen einem Verlauf ohne Teilung durch den Wert der am ersten Messsignaleingeng 152 empfangenen Spannung (siehe Formel (F1 )), die beiden inneren Kurven 176 und 178 entsprechen einem Verlauf mit Teilung. Bei dieser Betrachtung wurde noch ein realistischer Rippeistrom ("Ripple"),
also ein überlagernder Wechselstrom von einem Volt Spannungsdifferenz zwischen positiver und negativer Spitzenspannung auf die das Versorgungspotential 1 12 bereitstellende Batteriespannung gelegt. Mit anderen Worten entspricht in diesem Beispiel das Versorgungspotential 1 12 keiner konstanten Spannung, sondern schwankt um einen Betrag von einem Volt. Der Grund für den Unterschied liegt darin, dass ein möglicher Ripple auf der Batteriespannung durch diese Teilung nahezu komplett heraus gekürzt wird.
Ein weiterer Punkt ist, dass man mit dieser Auswertung resistent gegen Batteriespannungsschwankungen ist (zum Beispiel abhängig von dem Zustand oder Alter der Batterie). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind im "Normalbetrieb", also in der
Regel 12 V und 24 V Systemen (Batterieschwankungen zwischen 9 Volt und 17 Volt) möglich. Die Auswertung funktioniert wegen Verhältnisbildung auch für kleinere und größere Spannungen.
Eine der Messanordnung bzw. dem MikroController 1 50 zur Verfügung stehende Software für diese Auswertung nutzt beispielsweise elf (können jedoch auch mehr oder weniger sein, je nach Bedarf) Stützstellen 182 und 192, wobei für jede Stützstelle ein Minimum 192 und ein Maximum 182 existiert. Somit wird an den Stützstellen 182 und 192, die die PWM repräsentieren, ein "Band" aufgespannt, was in Fig. 5 zu sehen ist. Das Band ist durch die obere Kurve 180 und die untere Kurve 190 begrenzt. Liegt die PWM zwischen den PWM-Werten, wird die obere und untere Grenze zwischen zwei Stützpunkten z.B. linear interpoliert.
Liegt der über Formel (F1 ) ermittelte Wert über der oberen Kurve 180, wird ein SCG- Fehler erkannt. Liegt der Wert unterhalb der unteren Kurve 190, wird ein Kurzschluss nach Batterie (Short circuit to battery - Fehler, SCB-Fehler) erkannt. Es ist möglich, einen SCG vom Open Load zu unterscheiden, jedoch nur, wenn die Lasten sehr hochohmig sind (mehrere 10 Ohm). Sind die Lasten nur im wenigen Ohm-Bereich, wird der "schlimmere Fehler", nämlich ein unabsichtliches Einschalten der Last durch einen Kurzschluss nach Masse, in einen Fehlerspeicher eingetragen, der in der Messanordnung 150 integriert oder dieser zugeordnet sein kann (nicht explizit dargestellt). Im aktuellen Ausführungsbeispiel erreicht man mit dieser Beschaltung bei einer Last von 10,5
Ohm nominal Kurzschlüsse bis 43 Ohm bei null Prozent PWM. Je hochohmiger die Lasten, desto hochohmigere Fehlerfälle könnten erkannt werden. Zusätzlich werden bei hochohmigeren Lasten größer als 100 Ohm eine Unterscheidung von Open Load und Kurzschluss nach Masse möglich.
Zusammengefasst könnte gesagt werden, man bildet den Shunt 22 über den elektro- mechanischen Verbraucher 106 ab. Natürlich muss beachtet werden, welche Genauigkeiten (abhängig von der Toleranz des Verbrauchers 106) notwendig sind bzw. ob Nebenschlüsse erkannt werden müssen. Vor allem jedoch die Erkennung hochohmiger Kurzschlüsse gegen Masse, die als sehr kritisch angesehen werden, da hierdurch zum Beispiel in Getriebesteuergeräten eine Kupplung unbeabsichtigt anzieht, können durch diese Auswertung gut erkannt werden. Als Lasten bzw. Verbraucher 106 können zum Beispiel Widerstände, Ventile, Elektromagneten, Relais, etc. verwendet werden.
Soll ein Open Load trotz niederohmiger Last 106 erkannt werden, kann die Schaltung 100 noch erweitert werden. Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Variante der Schaltung 100, durch die ein noch weiteres verbessertes Konzept zur Diagnose von Fehlern geschaffen wird. In einigen Ausführungsbeispielen kann ein durch ein Fehlersignal aktivierbarer zweiter Schalter 140 zwischen dem ersten Anschluss 102 bzw. dem ersten Versorgungspotential 1 12 und dem Bezugspotential 1 1 6 angeordnet sein. Der zweite Schalter 140 kann dabei ausgebildet sein, das elektrische Potential 1 14 des zweiten Anschlusses 104 vermittels einer PWM zu verändern, anders gesagt, zu takten. Das Fehlersignal kann verschiedenste Fehlerursachen haben, woraufhin je nach Verwendung der Schaltung 100 eine unmittelbare, automatische Reaktion äußerst wichtig werden kann.
In Ausführungsbeispielen kann der zweite Schalter 140 einen mit einem das Fehlersignal bereitstellenden zweiten Steuersignalausgang 158 der Messanordung 150 gekoppelten Steueranschluss G2 aufweisen. Das Fehlersignal, welches ein pulsweitenmodu- liertes Steuersignal für den Schalter 140 sein kann, kann dabei durch Erkennen eines Fehlers durch die Messanordnung 150 erzeugt werden, so dass der zweite Schalter 140 durch Empfangen des Fehlersignals vermittels seines Steueranschlusses G2 geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Wiederum kommen für den zweiten Schal-
ter 140 die gleichen Ausführungsmöglichkeiten, wie für den ersten Schalter 130 in Betracht. Als Beispiele seien wiederum diverse Halbleiterelemente, Feldeffekt- Transistoren oder Bipolartransistoren genannt. Ein auftretender Fehler kann hierbei zum Beispiel ein Kurzschluss, sowohl zwischen dem ersten Anschluss 102 und dem zweiten Anschluss 104, als auch nach Masse sein, aber auch eine Unterbrechung des Stromkreises durch die Last 106. Im Falle eines Kurzschlusses nach Masse (SCG) kann die Last 106 weiterhin unter Strom stehen, was unbeabsichtigte Reaktionen hervorrufen kann. Dies kann zu erheblichen Schäden an Material und je nach Anwendungsgebiet der Schaltung sogar zu Personenschäden führen, was durch eine sofortige Reaktion der Messanordnung 150 verhindert werden kann.
In Ausführungsbeispielen kann die Messanordnung 150 einen mit dem zweiten Anschluss 104 gekoppelten, ein Spannungssignal empfangenen dritten Messsignaleingang 154 umfassen. Das Spannungssignal kann hierbei die Taktung des pulsweiten- modulierten Potentials 1 14 des zweiten Anschlusses 104 aufweisen. Mit anderen Worten kann der Prozess der Fehlererkennung, also folgendermaßen beschrieben werden:
Beim Erkennen eines Fehlers durch die Messanordnung 150 kann zunächst der erste Schalter 130 geöffnet und damit der Kontakt nach Masse 1 1 6 unterbrochen werden. Gleichzeitig kann die Messanordnung 150 über den Ausgang 1 58 ein taktendes Signal an den zweiten Schalter 140 bereitstellen. Bei Lastabriss kann das Potential 1 14 nun zwischen seinem Maximalwert und dem des Bezugspotentials 1 1 6 im von dem zweiten Schalter 140 vorgegebenen Takt wechseln. Am (hier als Digitaleingang ausgeführten) dritten Messsignaleingang 154 kann derselbe Takt nun in Form von Low- und High- Werten empfangen, und damit von der Messanordnung 150 ein Open Load-Fehler erkannt werden. Ist dagegen ein Kurzschluss nach Masse (SCG) am ersten Anschluss 102 aufgetreten, kann der zweite Schalter keine Spannung modulieren, da am ersten Anschluss 102 eine permanente Kopplung mit dem Bezugspotential 1 1 6 besteht, und das Potential 1 14 konstant bleibt. Ist der SCG am zweiten Anschluss aufgetreten, nimmt das Potential 1 14 permanent den Wert des Bezugspotentials an. In beiden Fällen kann die Messanordnung 150, je nach Implementierung, über den dritten Messsignaleingang 154 entweder nur Low-Werte oder nur High-Werte empfangen, und dadurch den Fehler als SCG erkennen.
In anderen Worten, wird nun ein Fehler (z.B. SCG) erkannt, wird der erste Schalter 130 bzw. OSFET, abgeschaltet bzw. geöffnet, also die Kopplung nach Masse 1 1 6 unterbrochen. Ebenso wird der Hauptschalter 120 abgeschaltet, bzw. geöffnet. Nun wird der zweite Schalter 140 getaktet, d.h. abwechselnd geöffnet und geschlossen. Ist der Fehler ein Open Load, so wird über das resistive Element bzw. den Widerstand 105 zwischen Spannungsquelle 1 13 und zweitem Anschluss 104 und über die Freilaufdiode 108 die entsprechende Spannung (zum Beispiel 5 Volt) getaktet und es ist die eingestellte PWM, die am zweiten Schalter 140 eingestellt wird, über den dritten Messsignaleingang 154 zu erkennen. Liegt ein Kurzschluss nach Masse vor, ist keine PWM zu erkennen. Somit kann mit der Ausführungsform gemäß Fig. 6 zwischen einem Kurzschluss nach Masse und einem Open Load unterschieden werden. Zu beachten ist dabei ein gut abgestimmtes Widerstandsverhältnis aller gezeigten Widerstände.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der dritte Messsignaleingang 154 ein Digitaleingang der Messanordnung 150 sein. Im Falle eines Open Load-Fehlers an den Anschlüssen 102 oder 104 kann der dritte Messsignaleingang 154 beispielsweise eine Kombination aus High- und Low-Werten empfangen, also ein Rechtecksignal, das der Taktung des anliegenden Stromes am Anschluss 104 entspricht. Im Falle eines SCG- Fehlers würde am dritten Messsignaleingang 154 entweder ein konstanter Strom oder gar kein Strom anliegen, folglich auch ein konstantes Signal empfangen werden. Anhand der in Fig. 6 skizzierten Schaltungsvariante kann also nun eine Fehlerdiagnose stattfinden, die es erlaubt, zwischen Lastabriss und Kurzschluss nach Masse zu unterscheiden.
In Ausführungsbeispielen kann der dritte Messsignaleingang 154 über eine dritte Tiefpassfilterschaltung 50 mit dem zweiten Anschluss 104 gekoppelt sein. Auch hier kann durch die Tiefpassfilterschaltung 50 vermieden werden, dass unerwünschte Spannungsausschläge den dritten Messsignaleingang 154 erreichen. Zusätzlich oder alternativ können Aliasing-Effekte vermieden werden. In Ausführungsbeispielen wird die dritte Tiefpassfilterschaltung 50 durch resistive Elemente 52 und 54 und kapazitive Elemente 56 gebildet. Es können hierfür Widerstände und Kondensatoren derselben Bauarten in Frage kommen, wie auch bereits für die resistiven Elemente, 32, 34, 42 und 44 und die kapazitiven Elemente 36 und 46 der ersten Tiefpassfilterschaltung 30 und der
zweiten Tiefpassfilterschaltung 40. In Ausführungsbeispielen kann die dritte Tiefpassfilterschaltung 50 im Wesentlichen identisch zu der ersten Tiefpassfilterschaltung 30 und/oder der zweiten Tiefpassfilterschaltung 40 ausgeführt sein. Anders ausgedrückt ist hier wiederum ein resistives Element 52 mit dem zweiten Anschluss 104 und einem zu dem dritten Messsignaleingang 154 verbundenen Knotenpunkt 58 gekoppelt und eine Parallelschaltung aus einem kapazitiven 56 und einem resistiven Element 54 mit einem zu dem dritten Messsignaleingang 154 verbundenen Knotenpunkt 58 und mit dem Bezugspotential 1 1 6 verbunden. In Fig. 6 sind die drei Tiefpassfilterschaltungen 30, 40 und 50 als passive Tiefpässe erster Ordnung ausgeführt. "Im Wesentlichen identisch" bedeutet also hier, dass zunächst für alle drei Tiefpassfilterschaltungen 30, 40 und 50 dieselbe Art von Tiefpass verwendet wird, sowie, dass die einzelnen Bauelemente jeweils in gleicher Anordnung relativ zueinander und in gleicher Stückzahl vorhanden sind, und auch, dass einander entsprechende Bauelemente lediglich im Rahmen von Fertigungstoleranzen voneinander abweichen.
Eine weitere Variante einer Schaltung zur Regelung eines Stromes für einen elektrisch angesteuerten Aktuator ist in Fig. 7 gezeigt.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Messanordnung 150 ferner einen, ein Spannungssignal empfangenen vierten Messsignaleingang 155 umfassen. Dabei kann das Spannungssignal Information über die am elektrisch steuerbaren Aktuator 106 abfallende Spannung bzw. den diesen durchfließenden Strom aufweisen. Mit anderen Worten, die Messanordnung 150 kann gemäß Fig. 7 eine weitere Messung vornehmen, um die Fehlerdiagnose noch umfangreicher zu gestalten.
In Ausführungsbeispielen kann der vierte Messsignaleingang 155 über eine vierte Tiefpassfilterschaltung 20 mit einem Quellanschluss S1 des ersten Schalters 130 gekoppelt sein. Wie oben beschrieben, kann der Quellanschluss S1 , je nach Transistortyp, beispielsweise als Source- oder Emitter-Anschluss bezeichnet werden. Die Vorteile der Verwendung eines Tiefpasses wurden bereits genannt.
In Ausführungsbeispielen kann die vierte Tiefpassfilterschaltung 20 ein, zwischen dem Quellanschluss S1 des ersten Schalters 130 und dem Bezugspotential 1 16 (z.B. Mas-
se) angeordnetes, zum Messen eines Strom- bzw. Spannungsabfalls ausgebildetes resistives Element 22 (Shunt) aufweisen. Zusätzlich kann die vierte Tiefpassfilterschaltung 20 ein zwischen dem vierten Messsignaleingang 155 und einem Knotenpunkt 28 zwischen dem Quellanschluss S1 des ersten Schalters 130 und dem zum Messen des Strom- bzw. Spannungsabfalls ausgebildeten Shunt 22 angeordnetes weiteres resistives Element 24 aufweisen. Darüber hinaus kann die vierte Tiefpassfilterschaltung 20 ein zwischen dem Bezugspotential 1 1 6 und einem Knotenpunkt 27 zwischen dem weiteren resistiven Element 24 und dem vierten Messsignaleingang 155 angeordnetes weiteres kapazitives Element 26 aufweisen. Die Tiefpassfilterschaltung 20 kann baulich abweichend von bereits vorhandenen Tiefpassfilterschaltungen 30 oder 40 oder 50 ausgeführt sein.
Die Messanordnung 150 kann in Ausführungsbeispielen weiterhin ausgebildet sein, das zu der Potentialdifferenz zwischen dem ersten 102 und dem zweiten Anschluss 104 proportionale Messsignal mittels des durch den vierten Messsignaleingang 155 empfangenen Spannungssignals zu korrigieren. Basierend auf dem korrigierten Messsignal kann so ein verbessertes PWM-Signal durch die Messanordnung 150 an den Steuereingang G1 des ersten Schalters 130 bereitgestellt werden, sodass der an dem elektrisch angesteuerten Aktuator 106 abfallende Strom durch den ersten Schalter 130 noch besser geregelt werden kann. Mit anderen Worten handelt es sich bei dieser Variante um eine Kombination aus der Schaltung gemäß des in Fig. 1 gezeigten Vergleichsbeispiels und der Schaltung und Algorithmen zur Lösung des Problems, wie in Fig. 3 beschrieben, um eine sehr umfangreiche Diagnose zu ermöglichen. Der Hauptunterschied zwischen der Diagnose über den Shunt 22 und der Diagnose gemäß Fig. 3 ist jedoch Folgender: Bei der Diagnose über den Shunt 22 können Kurzschlüsse über die Last 106 hinweg erkannt werden. Beispielsweise kann zur Last 106 parallel noch eine weitere elektrische Last liegen. Es sollte hier jedoch ein Temperaturmodell der Last 106 mit hinterlegt sein. Dies kann die Diagnose gemäß Fig. 3 nicht erkennen. Jedoch kann die in Fig. 3 und Fig. 6 beschriebene Schaltung Kurzschlüsse nach Masse erkennen (insbesondere zum Beispiel 0 - 40 Ohm-Kurzschluss nach Masse an dem zweiten Anschluss 104).
Bei der Variante mit Shunt 22 gemäß Fig. 1 wäre dies nur möglich, wenn man den Algorithmus sehr viel komplizierter realisiert, als es in Fig. 3 und Fig. 6 zum Beispiel der Fall ist. Beispielsweise kann ein sehr genau passendes Temperaturmodell eingerechnet werden, was nicht oder zumindest nur sehr schwer realisierbar ist. Auch kann beispielsweise eine Spannungsversorgungstoleranz nicht einberechnet werden, was jedoch mehr Rechenleistung und mehr Speicherplatz erforderlich macht. Zusätzlich ist es wahrscheinlich nicht möglich, eine stetige Diagnose bei einer festen PWM von zum Beispiel 0 bis 40 Ohm zu erkennen. Dies würde eine Erkennung bei 0 bis 20 und dann wieder von 30 bis 40 Ohm umfassen, weil der Wert im Normalfall bei 20 bis 30 Ohm liegt. Deshalb bringt eine Kombination vom Stand der Technik und der Schaltung nach Fig. 3 eine zum Teil einfache, aber viel umfangreichere Diagnose. Mit anderen Worten sind die beiden Diagnosen als solche nicht deckungsgleich und haben nur eine bestimmte Schnittmenge. Für sicherheitsrelevante Funktionen könnte diese Schnittmenge auch plausibilisiert werden, d.h. daraufhin überprüft werden, ob die Diagnoseergebnisse annehmbar, einleuchtend und nachvollziehbar sind oder nicht, da die Schnittmenge aus unabhängigen Diagnosepfaden generiert werden kann.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Messanordnung 150 eine Speichereinrichtung umfassen, die ausgebildet ist, ein Temperaturmodell des elektrisch angesteuerten Aktuators 106 für einen Vergleich mit einer tatsächlichen Aktuatortemperatur zu speichern. Mit anderen Worten kann das Temperaturmodell der Last in der Software hinterlegt werden. Dies führt zur Erhöhung der Genauigkeit und macht die Anordnung aus Last und Ansteuerung auch für präzisere Anforderungen verwendbar. Information über die Temperatur kann Rückschlüsse auf den Widerstand erlauben, der seinerseits unter anderem abhängig von Stromstärke und Spannung ist.
Fig. 8 zeigt eine weitere Variante einer Ausführung einer Schaltung 100 zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher 106, die zusätzlich zu den in Fig. 3 gezeigten Merkmalen eine von der Messanordnung 150 umfasste Speichereinrichtung 1 60 aufweist.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Messanordnung 150 ferner mit einem zu einer Bestimmung der tatsächlichen Verbrauchertemperatur ausgebildeten Temperatur-
sensor gekoppelt sein. Die Messanordnung 150 kann hierbei ausgebildet sein, durch Vergleich der tatsächlichen Verbrauchertemperatur mit dem Temperaturmodell des elektrisch angesteuerten Verbrauchers 106 einen Vergleichswert zu ermitteln. Basierend auf dem Vergleichswert kann dann das PWM-Signal durch die Messanordnung 150 an den Steuereingang G1 des ersten Schalters 130 bereitgestellt werden. So kann der an dem elektrisch angesteuerten Verbraucher 106 abfallende Strom durch den ersten Schalter 130 geregelt werden. Ein Temperatursensor kann beispielsweise über eine Widerstandsänderung eine Temperatur ermitteln, zum Beispiel sogenannte Heiß- oder Kaitleiter oder auch ein direkt verarbeitbares elektrisches Signal liefern, wie zum Beispiel ein integrierter Halbleiter-Temperatursensor. In anderen Worten ausgedrückt, es können Abweichungen von der üblichen Betriebstemperatur registriert werden, die für den Verbraucher 106 erwartet wird. Treten unerwartet Temperaturschwankungen auf, kann somit eine sehr genaue Fehlerdiagnose stattfinden.
Gemäß einem weiteren Anspruch schaffen Ausführungsbeispiele ein Verfahren 200 zur Regelung eines Stromes für einen elektromechanischen Verbraucher bzw. einen elektrisch angesteuerten Aktuator 106, welches schematisch in Fig. 9 gezeigt ist.
Das Verfahren 200 umfasst zunächst ein Koppeln 202 eines ersten Anschlusses 102 für den elektromechanischen Verbraucher 106 mit einem ersten Versorgungspotential 1 12 und ein Verändern 204 des Potentials 1 14 eines zweiten Anschlusses 104 für den elektromechanischen Verbraucher 106 vermittels einer PWM. Außerdem umfasst das Verfahren 200 ein Ermitteln 206 eines zu einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten 102 und dem zweiten Anschluss 104 proportionalen Messsignals (vermittels einer Messanordnung 150 mit einem ersten Messsignaleingang 152, der mit dem ersten Anschluss 102 gekoppelt ist und einem zweiten Messsignaleingang 153, der mit dem zweiten Anschluss 104 gekoppelt ist). Schließlich umfasst das Verfahren 200 ein Regeln 208 des Stromes für oder durch den elektromechanischen Verbraucher 106, basierend auf dem Messsignal.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren 200 zusätzlich weitere Schritte umfassen, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Hierzu können ein Erkennen 212 eines Fehlers durch die Messanordnung 150, ein Erzeugen 213 eines Fehlersignals, bzw. takten-
den PWM-Signals durch die Messanordnung 150 sowie ein Bereitstellen 214 des taktenden Signals durch einen zweiten Steuersignalausgang 158 der Messanordnung 150 gehören. Ebenso kann das Verfahren 200 ein Empfangen 215 des taktenden Signals durch einen Steueranschluss G2 eines zweiten Schalters 140, ein wiederholtes Aktivieren 216 und Deaktivieren 217 des zweiten Schalters 140, sowie ein dadurch zustandekommendes Verändern 218 des Potentials 1 14 des zweiten Anschlusses 104 vermittels eines taktenden Signals durch den zweiten Schalter 140 umfassen. Schließlich kann auch noch ein Schritt des Empfangens 219 eines Spannungssignals durch einen dritten Messsignaleingang 154 der Messanordnung 150 von dem Verfahren 200 umfasst sein, wobei das Spannungssignal die Taktung des durch den zweiten Schalter 140 getakteten Potentials 1 14 des zweiten Anschlusses 104 aufweist.
In mehreren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren 200 auch noch weitere Schritte umfassen, siehe Fig. 1 1 . Dies können ein Korrigieren 220 des zu einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten 102 und dem zweiten Anschluss 104 proportionalen Messsignals durch die Messanordnung 150 mittels eines durch einen vierten Messsignaleingang 155 empfangenen Spannungssignals, ein Bereitstellen 222 eines PWM-Signals durch die Messanordnung 150 an einem Steuereingang G1 eines ersten Schalters 130 basierend auf dem korrigierten Messsignal und weiterhin ein Regeln 208 des Stromes für den elektromechanischen Verbraucher 106 durch den ersten Schalter 130 sein.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren 200 auch noch weitere Verfahrensschritte umfassen, siehe Fig. 12. Es können dies ein Speichern 230 eines Temperaturmodells des elektromechanischen Verbrauchers 106 durch eine Speichereinrichtung 1 60, ein Bestimmen 232 einer tatsächlichen Verbraucher- bzw. Aktuatortemperatur durch einen Temperatursensor sowie ein Vergleichen 234 der tatsächlichen Verbrauchertemperatur mit dem Temperaturmodell des elektrisch angesteuerten Aktuators 106 durch die Messanordnung 150 sein. Weiterhin können auch noch ein Ermitteln 236 eines Vergleichswertes durch die Messanordnung 150, ein Bereitstellen 222 eines PWM- Signals durch die Messanordnung 150 an einem Steuereingang G1 eines ersten Schalters 130, basierend auf dem Vergleichswert, und ein Regeln 208 des Stromes für den elektromechanischen Verbraucher 106 durch den ersten Schalter 130 umfasst sein.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des
entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im
Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren
Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen
anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (AS IC = Application-Specific
Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip- System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field
Programmable Gate Array) gebildet sein.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart
zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem
Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren
Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger
gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als
Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in
Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden.
Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte,
Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Bezuqszeichen Tiefpassfilterschaltung nach Stand der Technik
Shunt
weiteres resistives Element
weiteres kapazitives Element
Knotenpunkt
Knotenpunkt
erste Tiefpassfilterschaltung
erstes resistives Element
zweites resistives Element
ersteskapazitives Element
Knotenpunkt
zweite Tiefpassfilterschaltung
drittes resistives Element
viertes resistives Element
zweites kapazitives Element
Knotenpunkt
dritte Tiefpassfilterschaltung
fünftes resistives Element
sechstes resistives Element
drittes kapazitives Element
Knotenpunkt
Schaltung
erster Anschluss
zweiter Anschluss
resistives Element zwischen Potential und zweitem Anschluss elektromechanischer Verbraucher
Freilaufdiode
zusätzliches resistives Element
erstes Versorgungspotential
zweites Versorgungspotential
Potential des zweiten Anschlusses
1 1 6 Bezugspotential
120 Hauptschalter
130 erster Schalter
D1 Senkanschluss (Drain/Kollektor)
G1 Steueranschluss (Gate/Basis)
S1 Quellanschluss (Source/Emitter)
132 erste Diode
34 zweite Diode
136 Zenerdiode
140 zweiter Schalter
G2 Steueranschluss (Gate/Basis)
1 50 Messanordnung (MikroController)
1 52 erster Messsignaleingang
153 zweiter Messsignaleingang
1 54 dritter Messsignaleingang
155 vierter Messsignaleingang
156 erster Steuersignalausgang
158 zweiter Steuersignalausgang
1 60 Speichereinrichtung
172 obere äußere Kurve
174 untere äußere Kurve
176 obere innere Kurve
178 untere innere Kurve
180 obere Kurve über Maximalwert-Stützstellen
182 Maximalwert-Stützstellen
190 untere Kurve über Minimalwert-Stützstellen
192 Minimalwert-Stützstellen
200 Verfahren
202 Koppeln
204 Verändern (eines Potentials)
206 Ermitteln (eines Messsignals)
208 Regeln
212 Erkennen
213 Erzeugen
214 Bereitstellen (eines taktenden Signals)
215 Empfangen (eines taktenden Signals)
216 Aktivieren
217 Deaktivieren
218 Verändern (eines Potentials, durch einen zweiten Schalter)
219 Empfangen (eines Spannungssignals)
220 Korrigieren
222 Bereitstellen (eines PWM-Signals)
230 Speichern
232 Bestimmen
234 Vergleichen
236 Ermitteln (eines Vergleichswerts)