SUELZLE, Helmut (Kirchstr. 5, Freiberg, 71691, DE)
HERZ, Michael (Werner-Haas-Weg 13, Stuttgart, 70469, DE)
SUELZLE, Helmut (Kirchstr. 5, Freiberg, 71691, DE)
Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Steuerung der Arbeitsweise einer elektrischen Schaltung in einem Kraftfahrzeug, mit - einer Schutzschaltung (2), welche eine Erfassungseinheit (4) und eine Steuereinheit (3) aufweist, wobei
- die Erfassungseinheit (4) zur Erfassung der Parameterwerte eines vorgegebenen Parameters während des Normalbetriebes der elektrischen Schaltung vorgesehen ist und - die Steuereinheit (3) die elektrische Schaltung (1) vom Normalbetrieb in eine Schutzbetriebsart umschaltet, wenn der von der Erfassungseinheit (4) erfasste Parameterwert einen vorgegebenen ersten Grenzwert (GWl) überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass - die Steuereinheit (3) aufeinanderfolgende Parameterwerte des vorgegebenen Parameters überwacht und
- die elektrische Schaltung (1) nur dann in die Schutzbetriebsart umschaltet, wenn vor dem überschreiten des ersten Grenzwertes (GWl) erfasste Parameterwerte ein vorgegebenes Kriterium erfüllen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) die elektrische Schaltung (1) nur dann in die Schutzbetriebsart umschal- tet, wenn der erfasste Parameter vor dem überschreiten des ersten Grenzwertes (GWl) vorgegebene Parameterbereiche durchlaufen hat.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Steuereinheit (3) erfassten Parameterwerten Parameterbereichskennungen (KO, Kl, K2, K3, K4, K5) zuordnet, die Parameterbereichskennungen in einem Speicher (5) abspeichert und die elektrische Schaltung nur dann in die Schutzbetriebsart umschaltet, wenn die Anzahl der abgespeicherten Parameterbereichskennungen oder ein aus den Parameterbereichskennungen abgeleiteter Zählwert einen vorgegebenen Wert aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Parameter eine Temperatur ist und die vorgegebenen Parameterbereiche Temperaturbereiche sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzei chnet , dass der vorgegebene Parameter ein Strom ist und die vorgegebenen Parameterbereiche Strombe ¬ reiche sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Parameter eine Spannung ist und die vorgegebenen Parameterbereiche Spannungsbereiche sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit
(3) auch während der Schutzbetriebsart von der Erfassungseinheit (4) erfasste Parameterwerte des vorgegebenen Parameters überprüft und die elektrische Schaltung (1) in ihren Normalbetrieb rückschaltet, wenn die während der Schutzbetriebsart erfassten Parameterwerte ein vorgegebenes weiteres Kriterium erfüllen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) die elektrische Schaltung (1) dann in ihren Normalbetrieb rückschaltet, wenn ein erfasster Parameterwert oder ein daraus abgeleiteter Wert einen zweiten Grenzwert (GW2) unterschreitet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzei chnet , dass der zweite Grenzwert (GW2) derselbe Wert ist wie der erste Grenzwert (GWl) oder ein anderer Wert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Steuereinheit (3) bei einem Absin ¬ ken des erfassten Parameterwertes unter den zweiten Grenzwert (GW2) den vor der Umschaltung der elektrischen Schaltung in die Schutzbetriebsart ermittelten Zählwert in Abhängigkeit vom erfassten aktuellen Parameterwert vermindert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) bei einem Absin ¬ ken des erfassten Parameterwertes unter den zweiten Grenzwert (GWZ) eine der im Speicher (5) abgespeicherten Parameterbereichskennungen löscht . |
Vorrichtung zur Steuerung der Arbeitsweise einer elektrischen Schaltung in einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Arbeitsweise einer elektrischen Schaltung in einem Kraft- fahrzeug.
Stand der Technik
Aus der DE 197 12 445 Al ist ein System zur Steuerung und/oder Regelung von Betriebsabläufen bei einem Kraftfahrzeug bekannt. Bei diesem bekannten System sind eine die Betriebsabläufe steuernde und/oder regelnde elektronische Schaltung sowie Temperaturerfassungsmittel vorgesehen. Die Temperaturerfassungsmittel sind wenigstens mit Teilen der elektronischen Schaltung in thermischem Kontakt und erfassen einen die Temperatur dieses Teils repräsentierenden Temperaturwert. Des Weiteren sind Mittel vorgesehen, mittels derer erkannt wird, ob der Temperaturwert wenigstens einen von wenigstens zwei unterschied- liehen Schwellwerten überschreitet. Ist dies der Fall, dann werden unterschiedliche Maßnahmen eingeleitet, je nachdem, welcher der unterschiedlichen Schwellwerte überschritten wird. Beispielsweise werden bei einer erkannten überschreitung eines ersten, niedrigeren Schwellwertes die Betriebsabläufe auf solche Betriebsabläufe beschränkt, die weniger Wärme produzieren oder eine geringere Verlustleistung aufweisen, und bei einer erkannten überschreitung eines zweiten, höheren Schwellwertes Teile der Schaltung, insbesondere Endstufenschaltungen und/oder digitale Schaltungsteile, außer Betrieb gesetzt, wobei für die außer Betrieb gesetzten Teile ein Notlauf, insbesondere ein mechanischer, hydraulischer und/oder elektrischer Notlauf, vorgesehen ist.
Vorteile der Erfindung
Eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merk- malen weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Um- schaltung in die Schutzbetriebsart nur nach einer Plausi- bilitätsprüfung vorgenommen wird. Dadurch wird verhindert, dass unerwünschte Einflüsse, beispielsweise EMV- Einkopplungen oder ein übersprechen von Signalen auf an- dere Leitungen, eine Umschaltung in die Schutzbetriebsart auslösen, obwohl dies gar nicht nötig wäre. Eine derartige unerwünschte Umschaltung in die Schutzbetriebsart hätte zur Folge, dass die elektrische Schaltung für einen längeren Zeitraum nur eingeschränkt oder gar nicht arbei- tet. Diese negativen Folgen werden gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert.
Die vorstehend beschriebenen Vorteile werden dadurch erreicht, dass die Steuereinheit der Vorrichtung aufeinan- derfolgende Parameterwerte eines vorgegebenen Parameters, vorzugsweise der Temperatur, des Stromes oder der Spannung, überwacht und die elektrische Schaltung nur dann in die Schutzbetriebsart umschaltet, wenn vor dem überschreiten des ersten Grenzwertes erfasste Parameterwerte ein vorgegebenes Kriterium erfüllen. Beispielsweise wird überprüft, ob die gemessene Temperatur, bevor sie den ersten Grenzwert überschreitet, einen vorgegebenen Temperaturbereich durchlaufen hat.
Zu diesem Zweck wird vorzugsweise der Temperaturbereich unterhalb der Grenztemperatur, die dem ersten Grenzwert entspricht, in mehrere kleine Temperaturbereiche unterteilt. Im Falle eines Temperaturanstiegs wird jeweils eine Temperaturbereichskennung gesetzt und abgespeichert, wenn die gemessene Temperatur im jeweils zugehörigen kleineren Temperaturbereich liegt. überschreitet die gemessene Temperatur schließlich die Grenztemperatur, dann erfolgt durch eine Auswertung der abgespeicherten Tempe-
raturbereichskennungen eine Plausibilitätsprüfung. Hat diese ein positives Ergebnis, dann erfolgt eine Umschal- tung in die Schutzbetriebsart. Hat diese ein negatives Ergebnis, dann unterbleibt eine sofortige Umschaltung in die Schutzbetriebsart.
Vorzugsweise überprüft die Steuereinheit auch während der Schutzbetriebsart die Parameterwerte des vorgegebenen Parameters und schaltet die elektrische Schaltung in ihren Normalbetrieb zurück, wenn die während der Schutzbetriebsart erfassten Parameterwerte ein vorgegebenes zweites Kriterium erfüllen. Dies hat den Vorteil, dass die elektrische Schaltung in ihren Normalbetrieb zurückgeführt wird, sobald die für die Schutzbetriebsart notwen- digen Voraussetzungen nicht mehr vorliegen. Durch diese frühzeitige Rückschaltung in den Normalbetrieb wird eine lang andauernde Funktionseinschränkung oder gar ein lang andauernder Funktionsausfall der elektrischen Schaltung vermieden .
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren beispielhafter Erläuterung anhand der Zeichnung.
Zeichnung
Die Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung der Arbeitsweise einer elektrischen Schaltung in einem Kraftfahrzeug. Die Figur 2 zeigt ein Dia- gramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Plausibilitätsprüfung.
Beschreibung
Die Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung der Arbeitsweise einer elektrischen Schaltung in einem Kraftfahrzeug.
Die dargestellte Vorrichtung weist eine in einem Kraftfahrzeug angeordnete elektrische Schaltung 1 auf. Bei dieser elektrischen Schaltung 1 handelt es sich beispielsweise um einen Generatorregler, welcher eine oder mehrere Transistorendstufen aufweist. Transistorendstufen sind sowohl wärmeabgebende als auch wärmeempfindliche Schaltungsteile. Wird die Umgebungstemperatur einer Transistorendstufe zu hoch, dann können sowohl die Transistorendstufe selbst als auch in deren Umgebung angeordnete weitere Schaltungsteile zerstört werden.
Um dies zu verhindern, ist eine Schutzschaltung 2 vorgesehen. Diese weist einen Temperatursensor 4 auf, welcher Sensorsignale sl, die Temperaturwerten entsprechen, an eine Steuereinheit 3 der Schutzschaltung 2 überträgt. Der Temperatursensor 4 ist thermisch mit der elektrischen Schaltung 1 gekoppelt und daher dazu in der Lage, in der elektrischen Schaltung 1 herrschende Temperaturwerte zu erfassen .
Die Steuereinheit 3 empfängt die vom Temperatursensor 4 bereitgestellten Sensorsignale, die Temperaturwerten entsprechen, und überprüft diese dahingehend, ob sie einen vorgegebenen ersten Grenzwert übersteigen. übersteigt ein erfasster Temperaturwert den vorgegebenen ersten Grenzwert, dann wird eine Plausibilitätsprüfung vorgenommen. Liefert diese ein positives Ergebnis, dann führt die Steuereinheit 3 der elektrischen Schaltung 1 ein Steuersignal s2 zu, welches die elektrische Schaltung in eine Schutzbetriebsart umschaltet. Liefert die Plausibilitätsprüfung hingegen ein negatives Ergebnis, dann unterbleibt eine sofortige Umschaltung in die Schutzbetriebsart und die überwachung der Temperaturwerte wird fortgesetzt.
Die Figur 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Plausibilitätsprüfung.
In diesem Diagramm sind längs der Abszisse Bereichsken- nungen und längs der Ordinate die Temperatur aufgetragen. Insbesondere ist der dargestellte Temperaturbereich in kleinere Temperaturbereiche TO, Tl, T2, T3, T4 und T5 un- terteilt. Der Temperaturbereich TO reicht von 0 0 C bis
100 0 C, der Temperaturbereich Tl von 100 0 C bis 120°C, der Temperaturbereich T2 von 120 0 C bis 130°C, der Temperaturbereich T3 von 130°C bis 140 0 C, der Temperaturbereich T4 von 140 0 C bis 150 0 C und der Temperaturbereich T5 von 150°C bis 160°C. Der erste Temperaturgrenzwert GWl, bei dessen überschreiten die elektrische Schaltung 1 vom Normalbetrieb in ihre Schutzbetriebsart umgeschaltet wird, liegt beim gezeigten Ausführungsbeispiel bei 160 0 C.
Wie durch die Schraffuren in der Figur 2 angedeutet ist, ist dem Temperaturbereich TO eine Bereichskennung KO zugeordnet, dem Temperaturbereich Tl eine Bereichskennung Kl, dem Temperaturbereich T2 eine Bereichskennung K2, dem Temperaturbereich T3 eine Bereichskennung K3, dem Tempe- raturbereich T4 eine Bereichskennung K4 und dem Temperaturbereich T5 eine Bereichskennung K5.
Bei der weiteren Erläuterung wird davon ausgegangen, dass die normale Arbeitstemperatur der elektrischen Schaltung 1 im Bereich zwischen 80 0 C und 100 0 C liegt. In diesem
Normalbetrieb wird in vorgegebenen Zeitabständen mittels des Temperatursensors 4 der jeweils vorliegende momentane Temperaturwert erfasst und in Form des Sensorsignals sl an die Steuereinheit 3 übermittelt. Diese ordnet dem ihr jeweils übermittelten Temperaturwert die jeweils zugehörige Bereichskennung zu und speichert diese in einem Speicher 5 ab. Solange in der elektrischen Schaltung die vorstehend genannte normale Arbeitstemperatur herrscht, ist im Speicher 5 lediglich die Bereichskennung KO abge- speichert und die elektrische Schaltung 1 arbeitet weiter im Normalbetrieb.
Kommt es beispielsweise aufgrund einer starken Belastung der in der elektrischen Schaltung 1 vorgesehenen Endstufen zu einem Temperaturanstieg, dann durchläuft der gemessene Temperaturwert nacheinander die Temperaturberei- che Tl, T2, T3, T4 und T5. Sobald der Temperatursensor 4 einen Temperaturwert liefert, der im Temperaturbereich Tl liegt, ordnet die Steuereinheit 3 diesem Temperaturwert die Bereichskennung Kl zu und speichert diese im Speicher 5 ab. Liefert der Temperatursensor bei weiter steigender Temperatur danach einen Temperaturwert, der im Temperaturbereich T2 liegt, dann ordnet die Steuereinheit 3 diesem Temperaturwert die Bereichskennung K2 zu und speichert diese im Speicher 5 ab. Steigen dann die vom Temperatursensor erfassen Temperaturwerte weiter an, so werden auf entsprechende Weise nacheinander auch die Bereichs- kennungen K3, K4 und K5 im Speicher 5 abgespeichert.
überschreitet in weiterer Folge ein vom Temperatursensor
4 erfasster Temperaturwert den ersten Grenzwert GWl (160 0 C), dann führt die Steuereinheit 3 eine Plausibili- tätsprüfung durch, bei welcher sie anhand der im Speicher
5 abgespeicherten Bereichskennungen überprüft, ob die vor dem überschreiten des ersten Grenzwertes gemessenen Temperaturwerte die Temperaturbereiche Tl, T2, T3, T4 und T5 durchlaufen haben.
Erkennt sie, dass dies der Fall ist, dann hat die Plausi- bilitätsprüfung ein positives Ergebnis und die Steuereinheit 3 führt der elektrischen Schaltung 1 ein Steuersig- nal s2 zu, aufgrund dessen die elektrische Schaltung 1 in ihre Schutzbetriebsart umgeschaltet wird.
Erkennt sie hingegen, dass dies nicht der Fall ist, dann hat die Plausibilitätsprüfung ein negatives Ergebnis und die Steuereinheit 3 führt der elektrischen Schaltung 1 ein Steuersignal s2 zu, aufgrund dessen die elektrische Schaltung 1 im Normalbetrieb verbleibt.
Alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei welchem eine aufeinanderfolgende Abspeicherung von einzelnen Bereichskennungen im Speicher 5 vorgenommen wird, können gemäß einem weiteren Ausführungsbei- spiel die Bereichskennungen Zählwerte sein. Beispielsweise entspricht die Bereichskennung KO dem Zählwert 0, die Bereichskennung Kl dem Zählwert 1, die Bereichskennung K2 dem Zählwert 2, die Bereichskennung K3 dem Zählwert 3, die Bereichskennung K4 dem Zählwert 4 und die Bereichs- kennung K5 dem Zählwert 5. Steigt bei diesem Ausführungsbeispiel der gemessene Temperaturwert beginnend im Temperaturbereich TO stetig an, dann wird der zuerst im Speicher 5 gespeicherte Zählwert 0 zunächst durch den Zählwert 1, dann durch den Zählwert 2, usw., ersetzt, bis schließlich der Zählwert 5 im Speicher 5 abgespeichert ist. überschreitet dann der erfasste Temperaturwert den ersten Grenzwert GWl, dann überprüft die Steuerschaltung 3, ob im Speicher 5 der Zählwert 5 gespeichert ist oder nicht .
Erkennt sie, dass dies der Fall ist, dann hat die Plausi- bilitätsprüfung ein positives Ergebnis und die Steuereinheit 3 führt der elektrischen Schaltung 1 ein Steuersignal s2 zu, aufgrund dessen die elektrische Schaltung 1 in ihre Schutzbetriebsart umgeschaltet wird.
Erkennt sie hingegen, dass dies nicht der Fall ist, dann hat die Plausibilitätsprüfung ein negatives Ergebnis und die Steuereinheit 3 führt der elektrischen Schaltung 1 ein Steuersignal s2 zu, aufgrund dessen die elektrische Schaltung 1 im Normalbetrieb verbleibt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung überprüft die Steuereinheit 3 auch während der Schutzbe- triebsart die vom Temperatursensor 4 erfassten Temperaturwerte und schaltet die elektrische Schaltung 1 in ihren Normalbetrieb zurück, wenn die während der Schutzbe-
triebsart erfassten Temperaturwerte ein vorgegebenes weiteres Kriterium erfüllen.
Beispielsweise überprüft die Steuereinheit 3, ob ein oder mehrere aufeinanderfolgende, während der Schutzbetriebsart gemessene Temperaturwerte einen zweiten Grenzwert GW2 unterschreiten. Bei dem in der Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel hat der zweite Grenzwert GW2 denselben Wert wie der erste Grenzwert GWl . Er kann aber auch einen an- deren, vorzugsweise höheren Wert aufweisen. Hierbei kann auch mit einer Hysterese gearbeitet werden.
Erkennt die Steuereinheit 3, dass der oder die genannten Temperaturwerte den zweiten Grenzwert GW2 unterschreiten und im Temperaturbereich T5 liegen, dann schaltet die
Steuereinheit 3 die elektrische Schaltung 1 wieder in ihren Normalbetrieb zurück. Ergibt eine nachfolgende Messung, dass der oder die genannten Temperaturwerte weiter absinken und im Temperaturbereich T4 liegen, dann löscht die Steuereinheit 3 im Speicher 5 die dem Temperaturbereich T5 zugeordnete Bereichskennung bzw. reduziert den dort gespeicherten Zählwert um eine Stufe, usw.
Erkennt die Steuereinheit 3 hingegen, dass die während der Schutzbetriebsart erfassten Temperaturwerte weiterhin oberhalb des Grenzwertes GW2 liegen, dann verbleibt die elektrische Schaltung 1 in ihrer Schutzbetriebsart.
Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass die elektrische Schaltung 1 sobald wie möglich wieder in ihren Normalbetrieb zurückgeschaltet wird, so dass die Funktionseinschränkungen der elektrischen Schaltung oder gar deren Funktionsausfall nur solange bestehen, wie dies unbedingt notwendig ist.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde als vorgegebener Parameter die Temperatur verwendet. Alternativ dazu kann es sich bei dem vorgegebenen
Parameter auch um einen in der elektrischen Schaltung 1 fließenden Strom I oder um eine in der elektrischen Schaltung 1 abgreifbare Spannung U handeln. Dies ist in der Figur 1 durch eine entsprechende Kennzeichnung veran- schaulicht.