Aus der DE 42 42 177 A1 (P 7433) ist eine Schaltungsanord- nung dieser Art bekannt, die zur Überwachung von Ventilspu- len einer geregelten Bremsanlage und der zugehörigen Ansteu- erstufen dient. Die Ventilspulen sind einerseits über einen gemeinsamen Hauptschalter oder ein (Halbleiter-) Relais an den positiven Pol der Fahrzeugbatterie und andererseits über jeweils eine Endstufe bzw. einen Einzelschalter an Masse geschaltet. Zur Leckstromerkennung wird eine Hilfsspannungs- quelle über einen hochohmigen Widerstand an die von dem Hauptschalter zu den Ventilspulen führende gemeinsame Ver- sorgungsleitung angeschlossen. Es wird das Potential auf dieser Versorgungsleitung bei geöffnetem Hauptschalter ge- messen und ausgewertet. Bei einem Nebenschluß oder Leckstrom von der Versorgungsleitung zur Versorgungsquelle oder zur Masse hin ändert sich das Potential auf der Versorgungslei- tung. Über einen Spannungsteiler und ein Potentialmonitor werden Potentialverschiebungen, die durch Leckströme bedingt sind, erkannt und signalisiert.

Es wurde auch schon bei einer ansonsten ähnlichen Schaltung vorgeschlagen, die zu Prüfzwecken dienende Hilfsspannungs- quelle über eine Stromquelle, die aus zwei antiparallel ge- schalteten Einzelstromquellen bestehen kann, anzuschließen.

Solange der Fehlerstrom innerhalb vorgegebener Grenzwerte liegt, bleibt das Potential auf der gemeinsamen Versorgungs- leitung annähernd konstant, während bereits eine geringe Überschreitung dieser Grenzwerte zu einer deutlichen und daher leicht auswertbaren Potentialänderung auf der Versor- gungsleitung während der Prüfphase führt (nicht vorveröf- fentlichte DE 195 26 435.5) (P 7894).

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu ent- wickeln, mit der mit besonders hoher Zuverlässigkeit Leck- ströme bzw. Nebenschlüsse unterschiedlicher Art ermittelt werden können. Auf einfachen Aufbau und einfache Auswertbar- keit der Prüfergebnisse wird ebenfalls Wert gelegt.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebene Schaltungsanordnung gelöst wird, deren Be- sonderheit darin besteht, daß als Hilfs-oder Prüfsignal- quelle eine Stromquelle vorgesehen ist, die vor jedem Schließen des Hauptschalters bei noch offenen Einzelschal- tern an die Versorgungsspannungsquelle angeschaltet und da- durch aktiviert wird, worauf dann das sich einstellende Spannungspotential auf der Versorgungsleitung ermittelt und zur Leckstromerkennung ausgewertet wird.

Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird in der Prüfphase, nämlich nach dem Aktivieren der Prüfstromquelle das Potential auf der Versorgungsleitung bis nahezu auf den vollen Wert der Versorgungsspannung bzw. Batteriespannung angehoben. Im Gegensatz zu bekannten Schaltungen mit niedri- ger Hilfsspannung und/oder hochohmigen Widerständen im Prüf- weg werden durch die Potentialanhebung auf das Batterie-Po- tentialniveau auch Nebenschlüsse erkannt, die nur bei rela- tiv hohem Spannungsniveau auftreten bzw. ausgelöst werden.

Durch Störstellen und Defekte in der Kristallgitterstruktur von Halbleitern kann es zu Nebenschlüssen kommen, die erst ab einem gewissen Spannungspotential wirksam werden. Man kann dieses Verhalten mit dem Zenereffekt vergleichen, bei dem erst oberhalb eines bestimmten Spannungswertes, nämlich der Zenerspannung, ein Stromfluß auftritt.

Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Prüfphase, d. h. nach Aktivieren der Prüfstrom- quelle, mit Hilfe eines Komparators die Differenz zwischen dem Potential auf der Versorgungsleitung und dem Potential der Versorgungsspannungsquelle ermittelt. Übersteigt die Differenz einen bestimmten, relativ geringen Spannungsschwellwert, ist dies ein Hinweis auf einen Neben- schluß bzw. auf einen Leckstrom. Diese Art der Fehlerermitt- lung ist besonders einfach zu realisieren und funktioniert zuverlässig.

Es ist zweckmäßig, die Potentialdifferenz, die sich als Fol- ge der Aktivierung der Prüfstromquelle einstellt, erst nach einer bestimmten Wartezeit auszuwerten, um auch einen Ne- benstrom zu erfassen, der über eine induktive Last, insbe- sondere über eine der Ventilspulen fließt. Wegen der Induk- tivität stellt sich nämlich unter bestimmten Bedingungen die Potentialänderung auf der Versorgungsleitung als Folge des Einschaltens der Prüfstromquelle erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit ein.

In den beigefügten Unteransprüchen sind noch weitere vor- teilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefüg- ten Abbildungen hervor.

Es zeigen : Fig. 1 im Blockschaltbild, schematisch vereinfacht, die wesentlichen Komponenten einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung und Fig. 2 im Diagramm den Signalverlauf an verschiedenen Stel- len der Schaltung nach Fig. 1 während eines Test- oder Prüfablaufs.

In Fig. 1 ist ein Ventilspulschaltkreis wiedergegeben, der im wesentlichen aus mehreren bzw. einer Vielzahl von par- ailel geschalteten Ventilspulen L1 bis Ln, die über Einzel- schalter oder Treiberstufen Tl bis Tn ein-und ausgeschaltet werden, und aus einem Hauptschalter oder Main Driver MD be- steht. Die Stromversorgung erfolgt, wie bei einem Kraftfahr- zeug üblich, über die Fahrzeugklemme KL30, die im vorliegen- den Beispiel zum Pluspol der Fahrzeugbatterie mit der Span- nung UB führt und über den symbolisch dargestellten Masse- Anschluß. Der Main Driver MD wird folglich auch als High- Side-Driver, die Einzelschalter oder Transistoren Tl bis Tn werden als Low-Side-Driver bezeichnet.

Zu den Basiskomponenten dieses Ventilschaltkreises zählt außerdem die Ansteuerung des Hauptschalters MD durch eine Logikschaltung oder Logik 1. Beim Anlegen eines Eingangssignals IN wird über die Logikschaltung 1 und einen Schalter 2 ein Gatesignal oder Ansteuersignal OUT1 zum Ein- schalten des Hauptschalters bzw. Schließen des MD erzeugt.

VCP ist die für den Main Driver MD erforderliche Ansteuer- spannung, die bei einer solchen Schaltung über der Batterie- spannung UB liegen muß.

Bekanntlich wird bei einem Schaltkreis der dargestellten Art, der zur Ansteuerung der Ventilspulen einer geregelten Bremsanlage dient, beim Einsetzen der Regelung bis zur Been- digung eines geregelten Bremsvorganges der Hauptschalter MD geschlossen. Über die Einzelschalter oder Low-Side-Driver T1 bis Tn wird dann durch Anlegen variabler Pulsfolgen die Bremsdruckregelung bewirkt. Die Pulsdauer, Pulsfolgen, Puls- pausenverhältnisse usw. werden dabei von der (nicht darge- stellten) Regellogik der Bremsanlage errechnet und vorgege- ben.

Erfindungsgemäß wird vor jedem Einschalten des Main Drivers MD bzw. Schließen des Hauptschalters eine Leckstromüberprü- fung durchgeführt. Wird das Vorhandensein von Leckströmen, die zulässige Mindestwerte überschreiten, festgestellt, ver- hindert die Leckstromüberwachung das Einschalten und das Schließen des Hauptschalters MD.

Zur Leckstromüberwachung ist nach Fig. 1 eine Stromquelle 3 vorgesehen, die zur Durchführung der Prüfung über einen Schalter 4, den die Logik 1 betätigt, durch Anschluß an die Versorgungsspannung oder Batteriespannung aktiviert wird.

Die Versorgungsspannung liegt an dem Klemme KL30 an. Während dieses Prüfvorgangs sind der Hauptschalter MD und die Ein- zelschalter T1 bis Tn offen. Die Stromquelle 3 wird z. B. für einen eingeprägten Strom von 30 mA ausgelegt. Wenn kein Ne- benschluß existiert bzw. der Nebenschluß oder Leckstrom ei- nen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet, wird durch die Stromquelle das Potential auf der Versorgungsleitung REF bis (nahezu) auf das Potential der Versorgungsspannung bzw.

Batteriespannung UB (Klemme 30) angehoben. Mit Hilfe eines Komparators 5 braucht nun nur noch die Differenz zwischen dem Potential auf der Versorgungsleitung REF und dem Poten- tial an der Klemme KL30 ermittelt zu werden ; liegt die Dif- ferenz unter einem vorgegebenen Grenzwert im Bereich von z. B. 1 bis 2 Volt, deutet dies auf eine intakte Schaltung hin.

Der Komparator 5 signalisiert daher der Logik 1 das Über- prüfungsergebnis (OUT2). Wird kein Nebenschluß oder Leck- strom festgestellt, wird der Schalter 4 wieder geöffnet und dadurch die Stromquelle 3 inaktiviert. Über den Schalter 2 wird der Main Driver oder High-Side-Driver MD angesteuert.

Punktiert sind in Fig. 1 einige in der Praxis auftretende Nebenschlußvarianten angedeutet. Die zur Masse führende Li- nie KZ nahe Ll stellt einen Kurzschluß dar. Nebenschlüsse zur Masse und zu einer Hilfsspannungsquelle VCC5-solche Hilfsspannungsquellen sind bei Schaltungen der hier in Rede stehenden Art üblich-rufen Leckströme unterschiedlicher Höhe hervor. Eine angedeutete Zenerdiode Z, die dem Einzelschalter bzw. dem Low-Side-Driver Tn parallel liegt, symbolisiert einen Halbleiterdefekt, der nur oberhalb einer bestimmten Spannung (Zenerspannung) in Erscheinung tritt ; beim Prüfen der Schaltung mit einer Prüfquelle niedrigen Potentials wurde der Nebenschluß über die Zenerdiode Z folg- lich nicht erkannt werden.

Im Fehlerfall, das heißt bei einem Leckstrom nach Masse über R1 oder KZ oder zur Hilfsquelle VCC5 über R2, wird der durch die Prüfstromquelle 3 eingeprägte Strom abfließen und es somit verhindern, daß das Potential auf der Versorgungslei- tung REF über einen bestimmten Wert hinaus angehoben wird.

Am Komparator 5 wird die Differenz der Eingangsspannungen zu groß, es wird der vorgegebene Schwellwert (von z. B 1, 2 V) überschritten und dadurch über die Logik 1 das Schließen des Schalters 2 und damit des Hauptschalters MD verhindert.

Die dargestellte Antiparallelschaltung 6 zweier weiterer Stromquellen und der links einer strichpunktierten Linie dargestellte Spannungsteiler R3, R4 mit einem zugehörigen Spannungsmonitor 7 gehören nicht zu den wesentlichen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung.

Diese Komponenten wurden lediglich in Fig. 1 eingefügt, um darzustellen, daß aus anderen Gründen vorhandene Schaltungs- teile, Überwachungsschaltkreise usw. angeschlossen sein kön- nen, ohne die Funktion der erfindungsgemäßen Leckstromüber- wachung zu behindern. Durch diese zusätzlichen Komponenten wird lediglich der zulässige Nebenfluß oder Leckstrom, der bei der Dimensionierung der Prüfstromquelle 3 und den S- chwellwerten des Komparators 5 vorgegeben werden muß, beein- flußt.

Falls ein Leckstrom unterhalb der Ventilspulen L1 bis Ln, d. h. zwischen den Ventilspulen und dem Masseanschluß, auftritt, beispielsweise durch den Kurzschluß KZ oder Neben- schluß oder über die Zenerdiode Z, wird bei dem durch das Aktivieren der Prüfstromquelle 3 ausgelösten Prüfvorgang ein Strom in eine induktive Last eingeprägt. Nach dem Aktivieren der Stromquelle 3 wird daher das Potential auf der Versor- gungsleitung REF ansteigen, bis die Induktivität der betrof- fenen Ventilspule einen Stromfluß in der Größenordnung des eingeprägten Stromes zuläßt.

Die Potentialanhebung auf der Versorgungsleitung REF erfolgt nicht sofort, sondern erst nach einer bestimmten Zeitspanne, die von der Induktivität der betroffenen Ventilspule L1 bis Ln abhängig ist. Bis zum Auswerten der Potentialänderung nach dem Aktivieren der Prüfstromquelle 3 wird daher eine bestimmte Verzögerungs-oder Wartezeit test vorgegeben. Erst nach Ablauf dieser Wartezeit oder Verzögerungszeit wird festgestellt, ob die Potentialanhebung ausreichend bzw. die Potentialdifferenz an den Eingängen des Komparators 5 unter dem vorgegebenen Schwellwert liegt. Die Zeitdauer oder War- tezeit test, die bis zu einem sicheren Erkennen eines Leck- stroms oder Nebenschlusses verstreichen muß, ist von der Induktivität der Spulen, den Serienwiderständen der Spulen und der Stromquelle sowie ggf. von der Schwellspannung oder der Zenerspannung abhängig.

Fig. 2 veranschaulicht die Vorgänge und Potentialänderungen beim Aktivieren und nach dem Aktivieren eines Prüfvorgan- ges. Für alle Kurven gilt der gleiche Zeitmaßstab und Zeit- ablauf t. Zum Zeitpunkt to erscheint ein Signal IN am Eingang der Logik 1. Wegen einer geringen kapazitiven Last an der Versorgungsleitung REF folgt die Anhebung des Potentials dieser Leitung nach sehr kurzer Verzögerungszeit At. Die Komparatorschwelle wurde zum Zeitpunkt to+At überschritten, und das Ausgangssignal OUT2 des Komparators 5 wechselt. Das Potential der Versorgungsleitung REF konnte also über die erforderliche Schwelle angehoben werden. Nach Ablauf der Testzeit tTeSt wird zum Zeitpunkt tl das Signal OUT2 ausge- wertet. Die Leckstromüberprüfung wurde erfolgreich bestan- den ; es ist kein oder nur ein sehr geringer, zulässiger Leckstrom im gestesteten Schaltungsteil aufgetreten. Zum Zeitpunkt tl, nach Ablauf der Prüfzeit t2eSt, wird daher der Schalter 4 geöffnet und durch das Signal OUT1 der Hauptschalter bzw. Main Driver MD geschlossen, weil das Potential auf der Versorgungsleitung REF nahezu den Wert des Potentials an der Klemme KL30 angenommen hatte ; die Potenti- aldifferenz an den Eingängen des Komparators 5 lag unter einem vorgegebenen Schwellwert.

Nach dem Ausschalten oder Öffnen des Hauptschalters MD zum Zeitpunkt t2 wird zum Zeitpunkt t3 erneut ein Schließen des Hauptschalters MD erforderlich ; dies ist der Kurve IN (IN ist das Eingangssignal der Logik 1) zu entnehmen. Zum Zeit- punkt t3 wird die Prüfstromquelle 3 aktiviert. Im Gegensatz zum zuvor geschilderten Testablauf (to, tl) wird jedoch in der Zeitspanne tregt das Bezugspotential REF nur geringfügig angehoben. Folglich registriert der Komparator 5 eine zu große, über dem vorgegebenen Schwellwert liegende Potential- differenz zwischen dem Potential an der Klemme KL30 und der Versorgungsleitung REF. Zum Zeitpunkt t4 liegt folglich eine Leckstromerkennung vor, weshalb die Logik 1 (Fig. 1) ein Schließen des Hauptschalters MD verhindert.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht also das Erkennen von Leckströmen unterschiedlicher Ursache, die an irgendeiner Stelle im Schaltkreis unterhalb des Hauptschal- ters MD hervorgerufen werden, solange der Leckstrom oder Nebenstrom größer ist als ein durch die Vorgabe des einge- prägten Stromes der Prüfstromquelle festgelegter Mindest- strom und unterhalb einer Spannung einsetzt, die durch die Schwellspannung des zur Fehlererkennung verwendeten Kompara- tors 5 vorgegeben ist. Insbesondere werden auch"Lecks"der Low-Side-Ventiltreiber T1 bis Tn erkannt, die durch"Pinho- les"hervorgerufen werden und sich als Zenereffekte mit Spannungen größer 5 Volt bemerkbar machen.