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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verteilerdosen ohne Relais oder Sicherung
sowie Leistungsverteilungseinheiten.
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Verteilerdosen
und Leistungsverteilungseinheiten werden gewöhnlich verwendet, um Leistung und
andere elektrische Signale zu einem oder mehreren Teilsystemen zu
verteilen. Die Einheiten umfassen gewöhnlich ein oder mehrere mechanische
Relais und eine oder mehrere Sicherungen. Die Relais werden gewöhnlich verwendet,
um einen großen Strom
führende
elektrische Verbindungen zu öffnen und
zu schließen,
und die Sicherungen werden gewöhnlich
verwendet, um bei Fehlerbedingungen den Stromkreis zu unterbrechen
und dadurch eine Last zu schützen.
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Sicherungen
sind gewöhnlich
nicht wieder verwendbare Einheiten, die ersetzt werden müssen, wenn
sie während
einer Fehlerbedingung unterbrochen wurden (wenn die Sicherungen
durchgebrannt sind). Das Ersetzen und Wiederaufbereiten von durchgebrannten
Sicherungen kann problematisch und kostenintensiv sein. Sicherungen
sehen unter Umständen
keine Rückmeldung
oder anderen empirischen Angaben vor, die bei der Diagnose der zum Durchbrennen
der Sicherung führenden
Fehlerbedingungen hilfreich sein könnten. Sicherungen sehen außerdem keine
Frühwarnung
vor dem Auftreten von derartigen Fehlerbedingungen vor.
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Relais
sind allgemein kostenintensive Elemente, die entfernt, wiederaufbereitet
oder repariert werden müssen,
wenn sie ausfallen. Die mechanische Natur der Relais neigt dazu,
die Steuerfunktion zu begrenzen, wobei häufig instabile Laststromeigenschaften
wie etwa ein Einschaltstrom, eine Welligkeit, ein Rauschen usw.
verursacht werden. Das Öffnen
der Relais kann auch problematisch sein, weil die Relais zu einem
Kontaktprellen neigen und die Stromversorgung nicht unmittelbar
unterbrechen, sodass Spitzen und andere Erhaltungsströme weiterhin zu
dem assoziierten Teilsystem geführt
werden.
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Die
Relais und Sicherungen sind allgemein groß und nehmen entsprechend große Flächen auf den
Leiterplatten ein. Dies kann zu Entwurfsbeschränkungen und anderen Problemen
beim Unterbringen von Leiterplatten in Fahrzeugen und anderen Umgebungen
führen.
Relais und Sicherungen weisen eine kurze Vorlaufzeit bis zu einem
Ausfall auf, sodass die Originalteilhersteller die Leiterplatten,
Sicherungen und Relais für
eine Wartung durch den Benutzer zugänglich machen müssen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Verteilerdosen ohne Relais
oder Sicherungen sowie entsprechende Leistungsverteilungseinheiten
angegeben, um die oben erläuterten Nachteile
von derartigen Einheiten zu beseitigen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verteilerdose
ohne Relais oder Sicherungen angegeben. Die Verteilerdose kann konfiguriert
sein, um elektrische Signale zu wenigstens einem Ausgang in Abhängigkeit
von über
einen oder mehrere Eingänge
empfangenen Signalen zu verteilen. Die Verteilerdose kann wenigstens
einen Schalter umfassen, der mit wenigstens einem Ausgang assoziiert
ist und konfiguriert ist, um sich in Reaktion auf zugeführte Steuersignale
zu öffnen
und zu schließen
und dadurch die Verteilung von elektrischen Signalen zu dem assoziierten
Ausgang zu steuern. Die Verteilerdose kann weiterhin wenigstens einen
Sensor, der mit jedem Schalter assoziiert ist, um die Betriebsbedingungen
des assoziierten Schalters zu erfassen, und einen Prozessor umfassen,
der mit den Schaltern und Sensoren kommuniziert, um das Öffnen und
Schließen
der Schalter zu steuern. Der Prozessor kann eine Logik für das Öffnen und Schließen der
Schalter in Abhängigkeit
von den assoziierten Betriebsbedingungen und unabhängig von den über einen
oder mehrere Eingänge
empfangenen Signalen umfassen.
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Die
Sensoren können
in den Schaltern eingebettet sein. Die Schalter können Feldeffekttransistoren
(FETs) sein. Die Schalter, die Sensoren und der Prozessor können auf
einer Leiterplatte montiert sein, um eine Leiterplatte ohne Relais
oder Sicherungen vorzusehen.
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Der
Prozessor kann eine Stromsteuerlogik zum Steuern des Öffnens der
Schalter in Abhängigkeit
von den erfassten Strombetriebsbedingungen umfassen. Die Stromsteuerlogik
kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob der durch einen oder mehrere
der Sensoren erfasste Strom größer als
ein Stromschwellwert ist, und um die Schalter zu öffnen, wenn
der erfasste Strom größer als
der assoziierte Stromschwellwert ist. Die Stromsteuerlogik kann
weiterhin konfiguriert sein, um Überstrombedingungen zu
diagnostizieren, wenn der erfasste Strom größer als der mit dem Schalter
assoziierte Stromschwellwert ist. Die Stromsteuerlogik kann konfiguriert
sein, um einen Diagnosecode für
die diagnostizierten Überstrombedingungen
zu bestimmen. Die Stromsteuerlogik kann konfiguriert sein, um den
fortgesetzten Betrieb der mit den Überstrombedingungen assoziierten
Schalter zu testen.
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Der
Prozessor kann eine Temperatursteuerlogik umfassen, um das Öffnen der
Schalter in Abhängigkeit
von erfassten Temperaturen zu steuern. Die Temperatursteuerlogik
kann konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob die durch einen oder
mehrere Sensoren erfasste Temperatur größer als ein Temperaturschwellwert
ist, und um die Schalter zu öffnen, wenn
die erfasste Temperatur größer als
der assoziierte Temperaturschwellwert ist. Die Temperatursteuerlogik
kann konfiguriert sein, um Übertemperaturbedingungen
zu diagnostizieren, wenn die erfasste Temperatur größer als
der mit dem Schalter assoziierte Temperaturschwellwert ist. Die
Temperatursteuerlogik kann konfiguriert sein, um den fortgesetzten Betrieb
der mit den Übertemperaturbedingungen
assoziierten Schalter zu testen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben
einer Verteilerdose ohne Relais oder Sicherungen angegeben, die
konfiguriert ist, um elektrische Signale zu wenigstens einem Ausgang
in Abhängigkeit
von über einen
oder mehrere Eingänge
empfangenen Signalen zu verteilen. Das Verfahren kann das Steuern
von wenigstens einem Schalter umfassen, um elektrische Signale zu
wenigstens einem Ausgang in Abhängigkeit
von über
eine oder mehrere Eingänge empfangenen
Signalen zu verteilen, eine Fehlerbedingung für wenigstens einen Schalter
in Abhängigkeit
von mit demselben assoziierten Betriebsbedingungen zu bestimmen,
den mit der Fehlerbedingung assoziierten Schalter zu öffnen, wobei
das Öffnen
des Schalters die Steuerung des Schalters über den einen oder die mehreren
Eingänge
außer
Kraft setzt, und den fortgesetzten Betrieb des mit der Fehlerbedingung
assoziierten Schalters zu testen.
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Das
Verfahren kann weiterhin das Testen des fortgesetzten Betriebs des
Schalters umfassen, indem die Betriebsparameter des Schalters begrenzt werden
und der Schalter danach auf weiterhin bestehende Fehlerbedingungen
geprüft
wird, wobei etwa die Betriebsparameter sukzessive begrenzt werden, bis
die Fehlerbedingung endet, um eine Notfunktion vorzusehen. Das Verfahren
kann weiterhin das Prüfen
des fortgesetzten Betriebs des Schalters umfassen, wobei der mit
der Fehlerbedingung assoziierte Schalter wiederholt geschlossen
und geöffnet
wird.
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Die
oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche
Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
verdeutlicht.
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1 zeigt
eine Verteilerdose ohne Relais oder Sicherungen gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer
Verteilerdose gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
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1 zeigt
eine Verteilerdose 10 ohne Relais oder Sicherungen gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Verteilerdose 10 umfasst eine
Anzahl von elektronischen Schaltern 14–18, die eine Leistungsverteilung
zu einer Anzahl von Ausgängen 24–28 vorsehen.
Das Öffnen
und Schließen der
Schalter 14–18 kann
durch einen Prozessor 30 in Abhängigkeit von über Eingänge 36–42 empfangenen
Signalen gesteuert werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die Verteilerdose 10 eine beliebige Anzahl
von Schaltern 14–18 und
Einrichtungen zum Steuern der elektrischen Übertragung zu den Ausgängen 24–28.
Entsprechend kann die Verteilerdose 10 eine beliebige Anzahl
von Merkmalen und Konfigurationen zum Manipulieren oder andersartigen
Umkonfigurieren der elektrische Signale umfassen.
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Die
Verteilerdose 10 kann konfiguriert sein, um in verschiedenen
Umgebungen betrieben zu werden und verschiedene Operationen zu unterstützen. Die
Verteilerdose 10, die hier als Leistungsverteilungseinheit
bezeichnet wird, kann von dem Typ sein, der gewöhnlich in Kraftfahrzeugen und
anderen Fahrzeugen zu finden ist, in denen mehrere Drähte und
Stecker für
die Leistungsverteilung mit den Ausgängen 24–28 der
Verteilerdose verbunden sind, um Leistung von einer oder mehreren
mit der Verteilerdose 10 assoziierten Leistungsquellen
(nicht gezeigt) zu empfangen. Zum Beispiel können die verschiedenen Fahrzeugsteuerfunktonen
mit den Eingängen 36–42 kommunizieren,
um eine Leistungsverteilung zu den Ausgängen 24–28 anzufordern,
wobei der Prozessor 30 die eingehenden Anforderungen empfängt und
verschiedene Operationen durchführt,
um die angeforderte Leistung zu den assoziierten Ausgängen 24–28 zu
verteilen, indem er etwa die assoziierten Schalter 14–18 schließt.
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Natürlich kann
die vorliegende Erfindung durch verschiedene Konfigurationen und
Merkmale für
die Verteilerdose 10 realisiert werden und ist nicht auf
die vorstehenden Konfigurationen und Merkmale beschränkt. Die
vorliegende Erfindung ermöglicht, dass
die Verteilerdose 10 an verschiednen Positionen und unter
verschiedenen Umgebungen für
verschiedene Anwendungen verwendet werden kann, wobei die Erfindung
nicht auf die oben genannten Positionen, Umgebungen und Anwendungen
beschränkt
ist.
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Die
Schalter 14–18 können verschiedene Konfigurationen
und Merkmale aufweisen, um die Übertragung
von elektrischen Signalen zu den Ausgängen 24–28 zu
unterstützen.
Die Schalter 14–18 können Sensoren 46–50,
Prozessoren (nicht gezeigt), eine Logik (nicht gezeigt) oder andere
Merkmale umfassen, die den Betrieb der Schalter unterstützen. Diese
Merkmale können
in eine integrierte Schaltung gepackt und an einer Leiterplatte
montiert werden, um eine integrierte Schaltung mit einem DIP-Aufbau (Dual-in-line-Package)
vorzusehen.
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Die
Schalter 14-sind Einrichtungen ohne Relais oder Sicherungen, wobei
sie die gewöhnlich
mit Relais oder Sicherungen assoziierten Funktionen vorsehen, aber
nicht die normalerweise mit Relais oder Sicherungen verbundenen
Nachteile aufweisen. Die Schalter 14–18 können geöffnet und
geschlossen werden, um die Verteilung von elektrischen Signalen zu
den Ausgängen
zu steuern (d.h. eine Relaisfunktion vorzusehen), und sie können während einer
Fehlerbedingung geöffnet
werden, um eine Verteilung von elektrischen Signalen zu den Ausgängen zu
unterbrechen (d.h, eine Sicherungsfunktion vorzusehen).
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Die
Schalter 14–18 können Festkörperelemente
wie etwa Transistoren der Feldeffekttransistoren (FETs) sein, die
gewöhnlich
als intelligente FETs bezeichnet werden. Die Schalter 14–18 können als intelligente
Einrichtungen bezeichnet werden, weil sie konfiguriert sind, um
durch die Signale aus dem Prozessor oder auf der Basis von anderen
in Kommunikation stehenden logischen Einheiten gesteuert zu werden.
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Die
Sensoren 46–50 können konfiguriert sein,
um eine beliebige Anzahl von Betriebsbedingungen für die Schalter 14–18 wie
zum Beispiel den Stromfluss und die Schaltertemperaturen zu überwachen.
Der Prozessor 30 kann mit den Schaltern 14–18 und
den Sensoren über
eine Anzahl von Kommunikationsleitungen kommunizieren. Die Schalter 14–18 und
die Sensoren 46–50 können auch über einen
gemeinsamen Kommunikationsbus (nicht gezeigt) oder ein anderes Mehrzugriff-Kommunikationsmedium
mit dem Prozessor 30 kommunizieren.
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Der
Prozessor kann eine Logik 54 zum Steuern des eigenen Betriebs
und des Betriebs der Schalter 14–18 umfassen. Die
Logik 54 kann Merkmale zum Steuern des Öffnens und Schließens der
Schalter 14–18 umfassen,
um die elektrische Kommunikation zu den Ausgängen 24–28 zu
steuern. Die Schalter 14–18 können Register
oder andere Einrichtungen, die eine fest verdrahtete Logik vorsehen,
sowie andere Einrichtungen umfassen, um die mit dem Öffnen und
Schließen
der Schalter 14–18 assoziierten Operationen
zu unterstützen,
um einen Ausfallschutz und eine Schalteröffnung im Fall eines Ausfalls
des Prozessors 30 oder der Logik 54 vorzusehen
(d.h. dafür
zu sorgen, dass die Lasten keine Überstrom- oder Überspannungsbedingungen
erfahren).
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Die
Verkleidungsdose 10 kann einen Kommunikationsanschluss 58 für die Kommunikation
mit dem Prozessor 30 umfassen. Der Kommunikationsanschluss 58 kann
durch externe Einrichtungen verwendet werden, um den Prozessor 30 zu
programmieren und Informationen von demselben zu empfangen. Die
vorliegende Erfindung sieht vor, dass der Prozessor 30 eine
Logik 54 für
die Diagnose von Fehlerbedingungen in den Schaltern 14–18 umfasst, sodass
die Fehlerbedingungen über
den Kommunikationsanschluss an einen Computer oder eine Person kommuniziert
werden können,
um eine Reparatur oder Fehlersuche am Fahrzeug vorzunehmen.
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Das Öffnen der
Schalte 14–18 kann
durch den Prozessor 30 gesteuert werden, um die Größe des durch
denselben fließenden
Stroms zu messen. Dies kann vorteilhaft sein, um die Belastung eines
mit einem Ausgang verbundenen Systems durch Einschaltströme oder
andere Überströme zu begrenzen. Der
Prozessor 30 kann einen Spannungspegel oder andere Betriebsparameter
der Schalter 14–18 steuern,
um das Öffnen
derselben zu steuern. Der Spannungspegel kann moduliert oder auf
andere Weise erhöht
werden, um den durch die Ausgangssysteme gehenden Strom allmählich zu
erhöhen
und dadurch eine Belastung der Ausgangssysteme zu begrenzen. Die
Spannungspegel können
auch gesteuert werden, um die Strompegel zu begrenzen, wenn die
Schalter 14–18 schlechter
werden, und eine Notfunktion vorzusehen. Das Öffnen der Schalter 14–18 kann
durch den Prozessor 30 gesteuert werden, um ein Prellen und
andere Operationen zu begrenzen, die dazu führen, dass Stromspitzen oder
andere Erhaltungsströme
das Ausgangsystem erreichen, nachdem der Schalter geöffnet wurde.
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Das Öffnen und
Schließen
der Schalter 14–18 kann
durch den Prozessor 30 gesteuert werden, um den Betrieb
einer wiederverwendbaren Sicherung vorzusehen. Die kann während Fehlerbedingungen
vorteilhaft sein, weil die Schalter 14–18 während der
Fehlerbedingung geöffnet
werden können, um
einen Schutz vor Beschädigung
vorzusehen, und dann durch den Prozessor 30 geschlossen
werden können,
nachdem der Fehler korrigiert wurde. Die Möglichkeit, die Schalter 14–18 schließen zu können und
keinen Ersatz vorsehen zu müssen,
ist vorteilhaft, weil dadurch die Kosten für das Ersetzen und Wiederaufbereiten
reduziert werden.
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Der
Prozessor 30 kann auch eine Logik zum Überwachen der Betriebsbedingungen
unter Fehlerbedingungen umfassen, um eine Rückmeldung vorzusehen, die für die Diagnose
von Fehlerzuständen verwendet
werden kann. Der Prozessor 30 kann zum Beispiel Diagnosecodes
in Abhängigkeit
von verschiedenen Fehlerbedingungen zuweisen. Die Diagnosecodes
können
dann über
den Kommunikationsanschluss für
die Analyse ausgegeben werden.
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Die
Diagnosecodes können
eine beliebige Anzahl von Parametern umfassen und können mit
einer beliebigen Anzahl von Fehlererfassungsauslösern assoziiert sein. Zum Beispiel
können
die Diagnosecodes mit Strombedingungen assoziiert sein, wie etwa
mit einer offenen Bedingung (kein Stromfluss), Überstromfehlern (d.h. unterschiedliche
Codes für
variierende Stromhöhen),
Kurzschlüssen
zur Erde, Kurzschlüssen
zur Batterie und ähnlichem.
Die Diagnosecodes können
mit Temperaturbedingungen wie etwa der Temperatur der Verteilerdose,
der Temperatur der Packung und ähnlichem
assoziiert sein.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm 64 eines Verfahrens zum Steuern der Schalter 14–18 gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann in der Logik 54 oder
in anderen mit dem Betrieb des Prozessors 30 assoziierten
funktionellen Aspekten eingebettet sein. Die Logik 54 kann
konfiguriert sein, um den Betrieb des Prozessors 30, der Schalter 14–18 und/oder
der Sensoren 46–50 anzufordern,
anzuweisen oder auf andere Weise in Übereinstimmung mit den nachfolgend
erläuterten
Operationen einzuleiten.
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Das
unten beschriebene Verfahren betrifft das Steuern des Betriebs von
einem der Schalter. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf
beschränkt,
dass der Prozessor nur einen Schalter steuert. Die vorliegende Erfindung
sieht auch andere Anwendungen wie etwa das gleichzeitige Steuern und
Analysieren des Betriebs von einem oder mehreren Schaltern in Übereinstimmung
mit den nachfolgend erläuterten
Operationen vor.
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Ein
Aspekt des Verfahrens betrifft eine Stromüberwachungsoperation, in der
ein durch den Schalter fließender
Strom überwacht
wird, um zu bestimmen, ob der Schalter 14–18 in
Abhängigkeit
davon geöffnet
werden sollte. Dies kann der Funktion einer Sicherung entsprechen,
weil der Schalter 14–18 geöffnet werden
kann, wenn die Strompegel über
einen vorbestimmten Pegel steigen.
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In
Block 68 wird ein erster Schalterstromwert bestimmt Der
erste Schalterstromwert kann mit einem Bereich von annehmbaren Stromwerten
assoziiert sein. Der Bereich kann mit den Ausgangssystemen assoziiert
sein, die mit einem oder mehreren der Ausgänge 24–28 verbunden
sind. Die Werte können in
Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen der Verteilerdose, von den Betriebsbedingungen
des Ausgangssystems und/oder anderen Betriebsbedingungen gewählt werden.
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Der
erste Schalterstromwert kann ein mit vorbestimmten Standardwert
sein, der mit Betriebsbedingungen des mit dem Schalter 14–18 verbundenen
Ausgangsteilsystems assoziiert ist. Er kann über den Kommunikationsanschluss 58 in
dem Prozessor 30 programmiert werden und/oder als Standardwert gesetzt
werden, was vorteilhaft ist, wenn große Fahrzeuge in großen Stückzahlen
hergestellt werden und es unpraktisch ist, den Betrieb der Verteilerdose 10 eigens
für jedes
Fahrzeug zu programmieren.
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In
Schritt 70 wird bestimmt, ob der Schalterstrom größer als
der erste Schalterstromwert ist. Diese Bestimmung kann durch den
Prozessor 30 in Abhängigkeit
von Signalen durchgeführt
werden, die von den mit den Schaltern assoziierten Sensoren 46–50 empfangen
werden. Die Sensoren 46–50 können konfiguriert
sein, um periodisch Stromwerte zu dem Prozessor 30 auszugeben,
wodurch die Bestimmung vereinfacht wird.
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In
Block 74 steuert der Prozessor 30 das Schließen des
Schalters 14–18 oder
hält diesen
geschlossen, wenn der assoziierte Schalterstromwert kleiner als
der entsprechend zugewiesene erste Schalterstromwert ist. Das Steuern
zum Schließen der
Schalter 14–18 kann
das Schließen
des Schalters 14–18 aus
einem geöffneten
Zustand und/oder das Halten des Schalters 14–18 in
einer geschlossenen Position umfassen, wenn der Schalter 14–18 bereits
geschlossen ist. Der geschlossene Schalter leitet dann elektrische
Signale zu dem assoziierten Ausgang, um eine Relaisfunktion vorzusehen.
Wenn der Schalter 14–18 aus
der geöffneten
Position (in der kein Strom zu dem Ausgang fließt) geschlossen wird, kann
der Prozessor 30 eine weitere Logik zum Steuern des Schalters 14–18 umfassen,
um die Belastung des verbundenen Ausgangssystems durch den Strom
zu steuern.
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Sobald
der Schalter 14–18 in
Block 74 geschlossen wurde, kann das Verfahren zu Block 70 zurückkehren,
um die Stromüberwachungsoperationen fortzusetzen
und um zu bestimmen, ob eine folgende Operation Änderungen in dem Schalterstrom
verursacht. Optional kann in Block 76 eine Temperaturüberwachungsoperation
parallel zu der Stromüberwachungsoperation
durchgeführt
werden, um das Öffnen
des Schalters 14–18 in
Abhängigkeit
von der Temperatur und nicht vom Strom zu steuern.
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In
Block 78 wird der Schalter 14–18 in Reaktion darauf
geöffnet,
dass bestimmt wird, dass der Schalterstrom größer als der in Block 70 bestimmte erste
Schalterstromwert ist. Das Öffnen
des Schalters 14–18 erfolgt
vorzugsweise augenblicklich, um eine geöffnete Schaltung zwischen den Eingängen und
Ausgängen
vorzusehen und dadurch ein Schalterprellen zu verhindern, das dazu
führt,
dass Spitzen und andere Erhaltungsströme zu dem Ausgangssystem fließen.
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In
Block 80 wird die mit dem Öffnen des Schalters 14–18 in
Block 78 assoziierte Öffnungsbedingung
diagnostiziert. Die Diagnose kann eine beliebige Anzahl von Operationen
und Berechnungen des Prozessors 30 umfassen. Die Diagnose
kann auch das Zuweisen eines Diagnosecodes zu der Öffnungsbedingung
in Abhängigkeit
von dem Schalterstrom umfassen. Der Diagnosecode kann dann in einem
Speicher (nicht gezeigt) oder in einer anderen Einrichtung gespeichert
werden, um anschließend über den
Kommunikationsanschluss ausgegeben zu werden.
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Die
Diagnose kann das Vergleichen des Schalterstroms mit einer im Prozessor
gespeicherten Nachschlagetabelle umfassen. Die Nachschlagetabelle
kann verwendet werden, um den Schalterstrom mit bekannten Strompegeln
zu verknüpfen,
um die Zuweisung eines Diagnosecodes zu vereinfachen. Zum Beispiel
kann ein Diagnosecode für
einen Kurzschluss zur Erde mit einem Schalterstrombereich assoziiert
werden, kann ein Diagnosecode für
einen Kurzschluss zur Batterie mit einem anderen Schalterstrombereich
assoziiert werden, kann ein Diagnosecode für einen offenen Stromkreis
mit keinen Schalterstrom assoziiert werden und kann ein Diagnosecode
für einen
hohen Strom mit einem Schalterstrom assoziiert werden, der größer als
ein vorbestimmter Schwellwert ist, zum Beispiel doppelt so groß wie der
erste Stromwert. Die vorliegende Erfindung sieht auch die Verwendung
einer anderen Anzahl von Diagnosecodes und andere Verfahren zum Bestimmen
derselben vor und ist nicht auf die oben beschriebenen beschränkt.
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In
Block 84 wird ein zweiter Schalterstrom-Schwellwert für die Verwendung
zum Testen der fortgesetzten Leistungsverteilung bestimmt. Der Stromschwellwert
kann in Abhängigkeit
von einer Fehlerdiagnose oder anderen vordefinierten Operationen
bestimmt werden. Er kann niedriger als der erste Stromschwellwert
sein, um etwa den fortgesetzten Betrieb bei niedrigeren Strömen zu testen, und/oder
er kann gleich dem ersten Stromwert sein, um den fortgesetzten Betrieb
nach Abwarten einer vorbestimmten Zeitperiode zu testen.
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Vorübergehende
Kurzschlüsse
sind ein verbreitetes Problem, das zum Durchbrennen von Sicherungen
aufgrund von kurzzeitigen Fehlerbedingungen führen kann. Weil die Kurzschlüsse vorübergehend
sind, kann es vorteilhaft sein, den Betrieb des Teilsystems nach
der Fehlerbedingung fortzusetzen, um eine Notfunktion vorzusehen.
Die vorliegende Erfindung löst
dieses Problem, indem sie den fortgesetzten Betrieb des Schalters
testet.
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Das
Testen des fortgesetzten Betriebs des Schalters 14–18 kann
das Begrenzen der Betriebsparameter des Schalters 14–18 und
das nachfolgende Prüfen
auf andauernde Fehlerbedingungen umfassen. Zum Beispiel können die
Betriebsparameter sukzessive beschränkt werden, bis die Fehlerbedingung
beendet wird, um eine Notfunktion vorzusehen. Das Testen des fortgesetzten
Betriebs des Schalters 14–18 kann das wiederholte
Schließen
und Öffnen
des mit der Fehlerbedingung assoziierten Schalters 14–18 umfassen.
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In
Block 86 wird der Schalter 14–18 wieder geschlossen,
wobei bestimmt wird, ob der Strompegel größer als der in Block 84 bestimmte
zweite Stromschwellwert ist. Dazu kann der Schalter 14–18 kurz
geschlossen werden, um die Strompegel zu testen und die Ausgabe
von hohen Strompegeln zu begrenzen, wenn der Fehler nicht mit einem
vorübergehenden
Fehler assoziiert ist. Wenn der Strom niedriger als der zweite Stromschwellwert
ist, dann kann der Schalter 14–18 in Block 88 derart
gesteuert werden, dass er geschlossen bleibt.
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Wenn
der Strompegel weiterhin größer als der
zweite Stromschwellwert ist, dann wird in Block 92 erneut
eine Fehlerdiagnose durchgeführt.
Es wird dann zu Block 84 zurückgekehrt, um einen dritten Schalterstrom-Schwellwert
zu bestimmen. Der dritte Stromschwellwert kann gleich oder kleiner
als der zweite Stromschwellwert sein. Der dritte Stromschwellenwert
kann gleich dem zweiten Strompegel sein, um den Ausgangsbetrieb
nach Abwarten einer vorbestimmten Zeitperiode zu testen, und/oder
kleiner als der zweite Strompegel sein, um den Ausgangsbetrieb bei
einem noch niedrigeren Strom zu testen. Der dritte Stromschwellwert
kann in ähnlicher Weise
bestimmt werden sie der zweite niedrigere Schwellwert. Optional
können
die sukzessiven Stromschwellwerttests in Block 96 aufgezeichnet werden.
Diese Werte können
beim Bestimmen der Stromschwellwerte berücksichtigt werden und/oder können beim
Zuweisen von Diagnosecodes zu den Fehlerbedingungen verwendet werden.
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Es
wird zu Block 86 zurückgekehrt,
um den fortgesetzten Betrieb des Schalters mit dem dritten Stromschwellwert
zu testen. Der oben beschriebene Prozess wird wiederholt, um zu
bestimmen, ob der Schalter 14–18 geschlossen oder
geöffnet
werden soll. Das kontinuierliche Durchlaufen einer Anzahl von Testströmen kann
fortgesetzt werden, wenn ein Test nicht erfolgreich ist. Die Testparameter
können in
die Logik aufgenommen werden, um die Anzahl von aufeinander folgenden
Tests und die Zeitdauern zwischen denselben zu steuern.
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In
Block 98 wird der Schalter 14–18 dauerhaft in der
geöffneten
Position gehalten, wenn ein oder mehrere nicht erfolgreiche Tests
durchgeführt wurden.
Dieser Schwellwert kann mit einer vorbestimmten Anzahl von nicht
erfolgreichen Zyklen zum Senken des Stromschwellwerts und/oder einer
Anzahl von nicht erfolgreichen Zyklen zum Warten auf die Beendigung
des vorübergehenden
Ausfalls assoziiert werden. Wenn zum Beispiel eine Überstrombedingung
durch einen vorübergehenden
Kurzschluss verursacht wird, dann ist es wahrscheinlich, dass durch
das Senken des Stromschwellwerts und/oder durch das Warten während einer
Anzahl von Testzyklen schließlich
wenigstens ein gewisser Stromfluss zu dem Ausgangssystem wiederhergestellt
wird, um eine Notfunktion vorzusehen. Wenn die Überstrombedingung dagegen durch
einen schweren Kurzschluss oder einen anderen Kurzschluss verursacht wird,
der einen zu großen
Stromfluss veranlasst, dann kann der Schalter geöffnet werden, um einen Schaden
zu vermeiden.
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Die
vorliegende Erfindung sieht weiterhin das Bestimmen der verschiedenen
Stromschwellwerte in Abhängigkeit
von einer Anzahl von Betriebsbedingungen und Parametern der Verteilerdose 10, der
Schalter 14–18,
der Sensoren 46–50 und
der Ausgänge 24–28 vor.
Die Differenz zwischen den verschiedenen Stromwerten kann auf vorausgehenden
Stromwerten wie etwa Standarddekrementen und/oder anderen Parametern
wie etwa der Schwere eines Fehlers, der Verschlechterung oder ähnlichem basieren.
Zum Beispiel können
niedrigere Stromwerte für
jeden folgenden Test bestimmt werden, um die durch einen hohen Strom
verursachte Verschlechterung zu kompensieren, und/oder es können niedrigere
Werte für
jeden folgenden Test in Abhängigkeit
von der Aussetzungszeit oder der Schalternutzungsdauer bestimmt
werden, um eine auf der Zeit beruhende Verschlechterung zu kompensieren.
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Wie
oben beschrieben kann eine Temperaturüberwachungsoperation, die in
Block 76 beginnt, unabhängig
von oder parallel zu der oben beschriebenen Stromüberwachungsoperation
durchgeführt werden,
um das Öffnen
des Schalters 14–18 zu
steuern und/oder den Stromfluss zu dem damit verbundenen Ausgangssystem
zu begrenzen.
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In
Block 76 wird ein erster Schaltertemperaturwert bestimmt.
Der erste Schaltertemperaturwert kann mit einem Bereich von annehmbaren
Temperaturwerten assoziiert werden. Der Bereich kann mit den Ausgangssystemen
assoziiert werden, die mit einem oder mehreren der Schalter 14–18 verbunden sind.
Die Werte können
in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen der Verteilerdose, den Betriebsbedingungen
des Ausgangssystems und/oder anderen Betriebsbedingungen gewählt werden.
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Der
erste Schaltertemperaturwert kann ein Standardwert sein, der mit
vorbestimmten Betriebsbedingungen des mit dem Schalter 14–18 verbundenen
Ausgangssystems und/oder mit dem Betrieb des Schalters 14–18 assoziiert
ist. Die Temperaturwerte können
mit Strompegeln korreliert sein, weil der Strom durch den Schalter 14–18 proportional
zu der Wärmeerzeugung
ist. Der erste Temperaturschwellwert kann über den Kommunikationsanschluss 58 in dem
Prozessor 30 programmiert werden und/oder als Standardwert
gesetzt werden, was bei der Herstellung einer großen Stückzahl von
Fahrzeugen vorteilhaft sein kann, wo es unpraktisch ist, den Betrieb der
Verteilerdose eigens für
jedes Fahrzeug zu programmieren.
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In
Block 104 wird bestimmt, ob die Schaltertemperatur größer als
der erste Temperaturschwellwert ist. Diese Bestimmung kann durch
den Prozessor in Abhängigkeit
von den Signalen durchgeführt werden,
die aus den mit den Schaltern assoziierten Sensoren empfangen werden.
Die Sensoren 46–50 können konfiguriert
sein, um periodisch Temperaturwerte an den Prozessor 30 auszugeben,
wodurch die Bestimmung vereinfacht wird.
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In
Block 106 steuert der Prozessor 30, dass der Schalter 14–18 geschlossen
wird oder geschlossen bleibt, wenn der assoziierte Schaltertemperaturwert
kleiner als der entsprechende erste Schaltertemperaturwert ist.
Das Steuern zum Schließen
des Schalters 14–18 kann
das Schließen
des Schalters 14–18 aus
einem geöffneten
Zustand und/oder das Halten des Schalters 14–18 in
einem geschlossenen Zustand umfassen, wenn der Schalter 14–18 bereits geschlossen
ist. Der geschlossene Schalter 14–18 führt dann
elektrische Signale zu dem assoziierten Ausgang, um eine Relaisfunktion
vorzusehen. Wenn der Schalter 14–18 aus einem geöffneten
Zustand (in dem kein Strom zu dem Ausgang fließt) geschlossen wird, kann
der Prozessor 30 eine weitere Logik zum Steuern des Schalters 14– 18 umfassen,
um die Belastung des verbundenen Ausgangssystems durch den Strom
zu steuern.
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In
Block 108 wird der Schalter 19–18 in Reaktion darauf
geöffnet,
dass bestimmt wird, dass die Schaltertemperatur größer als
der erste Schaltertemperaturwert ist. Das Öffnen des Schalters 14–18 erfolgt
vorzugsweise augenblicklich, um eine geöffnete Schaltung zwischen den
Eingängen
und Ausgängen vorzusehen
und ein Prellen zu verhindern, das dazu führt, dass Spitzen und andere
Erhaltungsströme weiterhin
zu dem Ausgangssystem fließen.
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In
Block 110 wird der mit dem Öffnen des Schalters assoziierte Öffnungszustand
diagnostiziert. Diese Diagnose kann eine Vielzahl von Operationen
und Berechnungen durch den Prozessor umfassen. Die Diagnose kann
das Zuweisen eines Diagnosecodes zu dem Öffnungszustand in Abhängigkeit
von der Schaltertemperatur umfassen. Der Diagnosecode kann dann
in einem Speicher (nicht gezeigt) oder in einer anderen Einrichtung
für die
folgende Ausgabe über
den Kommunikationsanschluss gespeichert werden. Die Diagnose kann
das Vergleichen der Schaltertemperatur mit einer im Prozessor gespeicherten
Nachschlagetabelle umfassen. Die Nachschlagetabelle kann verwendet
werden, um die Schaltertemperatur mit bekannten Temperaturpegeln zu
verknüpfen,
um das Zuweisen eines Diagnosecodes zu vereinfachen.
-
In
Block 112 wird ein zweiter Schaltertemperatur-Schwellwert für die Verwendung
zum Testen der fortgesetzten Leistungsverteilung zu dem Ausgang
bestimmt. Der Temperaturschwellwert kann in Abhängigkeit von der Fehlerdiagnose
oder von anderen vorbestimmten Operationen bestimmt werden. Er kann
niedriger als der erste Temperaturschwellwert sein, um den fortgesetzten
Betrieb bei niedrigeren Strömen
(die mit den niedrigeren Temperaturen korreliert sind) zu testen,
und/oder er kann gleich dem ersten Temperaturwert sein, um den fortgesetzten Betrieb
nach Abwarten einer vorbestimmten Zeitdauer zu testen.
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In
Block 116 wird der Schalter wieder geschlossen und es wird
bestimmt, ob die Temperaturhöhe
größer als
der zweite Temperaturschwellwert ist. Dazu kann der Schalter kurz
geschlossen werden, um die Temperaturhöhen zu testen, d.h. um die Aussetzung
des Ausgangs an die hohen Strompegel zu begrenzen, wenn der Fehler
nicht mit einem vorübergehenden
Fehler assoziiert ist. Wenn die Temperatur unter dem zweiten Temperaturschwellwert
ist, kann der Schalter in Block 118 gesteuert werden, um geschlossen
zu bleiben.
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Das
Testen des fortgesetzten Betriebs des Schalters 14–18 kann
das Begrenzen von Betriebsparametern des Schalters 14–18 und
das folgende Prüfen
auf andauernde Fehlerbedingungen umfassen. Zum Beispiel können die
Betriebsparameter sukzessive begrenzt werden, bis die Fehlerbedingung
beendet wird, um eine Notfunktion vorzusehen. Das Testen des fortgesetzten
Betriebs des Schalters 14–18 kann das wiederholte
Schließen
und Öffnen des
mit der Fehlerbedingung assoziierten Schalters 14–18 umfassen.
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Wenn
die Temperaturhöhe
weiterhin größer als
der zweite Temperaturschwellwert ist, dann wird in Block 120 erneut
eine Fehlerdiagnose durchgeführt.
Es wird dann zu Block 112 zurückgekehrt, um einen dritten
Schaltertemperatur-Schwellwert zu bestimmen. Der dritte Temperaturschwellwert
kann gleich oder kleiner als der zweite Temperaturschwellwert sein.
Der dritte Temperaturschwellwert kann gleich der zweiten Temperaturhöhe sein,
um den Ausgangsbetrieb nach Abwarten einer vorbestimmten Zeitdauer
zu testen, und/oder er kann kleiner als der zweite Temperaturwert
sein, um den fortgesetzten Betrieb bei noch niedrigeren Temperaturen
zu testen. Der dritte Temperaturschwellwert kann in ähnlicher
Weise bestimmt werden wie der zweite niedrigere Schwellwert. Optional
kann ein Block 124 vorgesehen sein, um die folgenden Temperaturschwellwertteste
aufzuzeichnen. Diese Werte können
verwendet werden, um die Temperaturschwellwert in Block 112 zu
bestimmen und/oder um das Zuweisen von Diagnosecodes zu den Fehlerbedingungen
zu vereinfachen.
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Es
wird zu Block 116 zurückgekehrt,
um den fortgesetzten Betrieb des Schalters mit dem dritten Temperaturschwellwert
zu testen. Der oben beschriebene Prozess wird wiederholt, um zu
bestimmen, ob der Schalter 14–18 geschlossen oder
geöffnet
werden soll. Das kontinuierliche Durchlaufen einer Anzahl von Testtemperaturen
kann fortgesetzt werden, wenn ein Test nicht erfolgreich ist. Diese
Parameter können
in die Logik 54 aufgenommen werden, um die Anzahl von aufeinander
folgenden Tests und die Zeitdauern zwischen denselben zu steuern.
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In
Block 126 wird der Schalter dauerhaft in der geöffneten
Position gehalten, wenn einer oder mehrere Tests nicht erfolgreich
sind. Der Schwellwert kann mit einer vorbestimmten Anzahl von nicht
erfolgreichen Zyklen zum Senken des Temperaturschwellwerts und/oder
einer Anzahl von nicht erfolgreichen Zyklen des Wartens auf eine
Beendigung des vorübergehenden
Ausfalls assoziiert sein. Wenn zum Beispiel ein vorübergehender
Kurzschluss eine Übertemperaturbedingung
verursacht, dann ist es wahrscheinlich, dass durch das Senken des
Temperaturschwellwerts und/oder das Warten während einer Anzahl von Textzyklen
schließlich
ein gewisser Stromfluss zu dem Ausgangssystem wiederhergestellt
wird, um eine Notfunktion vorzusehen. Wenn die Übertemperaturbedingung jedoch
durch einen schweren Kurzschluss oder einen anderen Kurzschluss
verursacht wird, der einen Überstrom
zur Folge hat, dann kann der Schalter geöffnet werden, um einen Schaden
zu verhindern.
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Die
vorliegende Erfindung sieht das Bestimmen der verschiedenen Temperaturschwellwerte
in Abhängigkeit
von einer beliebigen Anzahl von Betriebsbedingungen und Parametern
der Verteilerdose 10, der Schalter 14–18,
der Sensoren 46–50 und
der Ausgänge 24–28 vor.
Die Differenz zwischen den verschiedenen Temperaturwerten kann auf
vorausgehenden Temperaturwerten wie etwa Standarddekrementen und/oder
anderen Parametern wie etwa der Schwere eines Ausfalls, der Verschlechterung oder ähnlichem
basieren. Zum Beispiel können
niedrigere Stromwerte für
jeden folgenden Test bestimmt werden, um die durch eine hohen Temperatur
verursachte Verschlechterung zu kompensieren, und/oder es können niedrigere
Werte für
jeden folgenden Test in Abhängigkeit
von der Aussetzungszeit oder der Schalternutzungsdauer bestimmt
werden, um eine auf der Zeit beruhende Verschlechterung zu kompensieren.