DE102017222714A1 - Method for error detection, control arrangement and use - Google Patents

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Aleksandar Stanojkovski
Dirk Morschel
Bartosz Maj
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Steuerung oder Regelung von induktiven Lasten, wobei die Steuerung oder Regelung der induktiven Lasten und die Fehlererkennung mittels einer Steueranordnung durchgeführt wird und die Steueranordnung ein Strommessmittel aufweist, wobei folgender Schritt durchgeführt wird:- Messen (1) eines ersten Iststromwerts (Im1) mittels des Strommessmittels korrespondierend zu einem vorgegebenen ersten Sollwert (I1), wobei folgende weitere Schritte durchgeführt werden:- Bestimmen (2) eines zweiten Iststromwerts (Im2) korrespondierend zu einem vorgegebenen zweiten Sollwert (12),- Berechnen (3) des Offsets und/oder der Steigung basierend auf dem ersten und zweiten Iststromwert (Im1, Im2) und dem ersten und zweiten Sollwert (11, 12) mittels eines Algorithmus,- Erkennen (5) eines Fehlers, wenn eine Abweichung zwischen dem berechneten Offset und einem vorgegebenen Offset und/oder zwischen der berechneten Steigung und einer vorgegebenen Steigung eine Toleranzschwelle überschreitet.Die Erfindung betrifft weiterhin eine korrespondierende Steueranordnung und eine Verwendung.The invention relates to a method for error detection in a control or regulation of inductive loads, wherein the control or regulation of the inductive loads and the fault detection is performed by means of a control arrangement and the control arrangement comprises a current measuring means, wherein the following step is performed: - measuring (1) a first actual current value (Im1) by means of the current measuring means corresponding to a predetermined first setpoint value (I1), wherein the following further steps are performed: - determining (2) a second actual current value (Im2) corresponding to a predetermined second setpoint value (12), - calculating ( 3) of the offset and / or the slope based on the first and second actual current value (Im1, Im2) and the first and second desired value (11, 12) by means of an algorithm, - detecting (5) an error, if a deviation between the calculated Offset and a predetermined offset and / or between the calculated slope and a predetermined Gradient exceeds a tolerance threshold. The invention further relates to a corresponding control arrangement and a use.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Steuerung oder Regelung von induktiven Lasten nach Anspruch 1, eine Steueranordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, sowie eine Verwendung des Verfahrens in der Steueranordnung nach Anspruch 9.The invention relates to a method for error detection in a control or regulation of inductive loads according to claim 1, a control arrangement for carrying out the method according to claim 7, and a use of the method in the control arrangement according to claim 9.

Elektronische Steuergeräte für Ventilansteuerungen finden vielseitige Anwendung. Die Ventilsteuerungen können u.a. zur Durchflußregulierung von hydraulischen oder pneumatischen Systemen verwendet werden. Die Stellposition der Ventile wird durch die Elektronik beeinflusst. Die Wirkkette dieser Regelung ist dabei, dass der Strom durch die Spule zu einem Magnetfeld führt und dieses Magnetfeld die mechanische Position des Ventilstößels beeinflusst.Electronic control units for valve actuators find versatile application. The valve controls can i.a. used for flow regulation of hydraulic or pneumatic systems. The positioning position of the valves is influenced by the electronics. The chain of action of this regulation is that the current through the coil leads to a magnetic field and this magnetic field influences the mechanical position of the valve stem.

Es gibt Anwendungsfälle für Ventilsteuerungen, bei denen die Qualität der Stromstell- bzw. Stromregelfähigkeit bekannt und sichergestellt werden muss. Ein gängiges Vorgehen ist dabei zu messen, welcher Strom fließt und zu prüfen, wie diese Messung mit dem erwarteten Strom korreliert (Stromüberwachung). Ventilanwendungen mit hohen Sicherheitsanforderungen bedürfen eines weiteren Strommessmittels (redundantes Messmittel), um das erste Strommessmittel (primäres Messmittel) zu überwachen. In der Regel sind beide Strommessmittel analog aufgebaut und haben vergleichbare Messbereiche und Auflösung. Um Fehler im primären Messmittel entdecken zu können, werden gemäß dem Stand der Technik zwei unabhängige analoge Messmittel verwendet, deren Messmittel miteinander korreliert bzw. verglichen werden. Die Messmittel sind jedoch teuer und benötigen Bauraum.There are applications for valve controls in which the quality of Stromstell- or Stromregelfähigkeit must be known and ensured. A common procedure is to measure which current flows and to check how this measurement correlates with the expected current (current monitoring). Valve applications with high safety requirements require an additional current measuring device (redundant measuring device) to monitor the first current measuring device (primary measuring device). In general, both current measuring means are constructed analogously and have comparable measuring ranges and resolution. In order to detect errors in the primary measuring means, two independent analog measuring means are used according to the prior art, the measuring means are correlated or compared. However, the measuring means are expensive and require installation space.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Steuerung oder Regelung von induktiven Lasten bereitzustellen sowie eine entsprechende Steueranordnung und korrespondierende Verwendung zu verbessern.It is therefore the object of the invention to provide an improved method for error detection in a control or regulation of inductive loads and to improve a corresponding control arrangement and corresponding use.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Steuerung oder Regelung von induktiven Lasten, wobei die Steuerung oder Regelung der induktiven Lasten und die Fehlererkennung mittels einer Steueranordnung durchgeführt wird und die Steueranordnung ein Strommessmittel aufweist, wobei folgende Schritte durchgeführt werden:

  • - Messen eines ersten Iststromwerts mittels des Strommessmittels korrespondierend zu einem vorgegebenen ersten Sollwert,
  • - Bestimmen eines zweiten Iststromwerts korrespondierend zu einem vorgegebenen zweiten Sollwert,
  • - Berechnen des Offsets und/oder der Steigung basierend auf dem ersten und zweiten Iststromwert und dem ersten und zweiten Sollwert mittels eines Algorithmus,
  • - Erkennen eines Fehlers, wenn eine Abweichung zwischen dem berechneten Offset und einem vorgegebenen Offset und/oder zwischen der berechneten Steigung und einer vorgegebenen Steigung eine Toleranzschwelle überschreitet.
The object is achieved by a method for fault detection in a control or regulation of inductive loads, wherein the control or regulation of the inductive loads and the fault detection is performed by means of a control arrangement and the control arrangement comprises a current measuring means, wherein the following steps are carried out:
  • Measuring a first actual current value by means of the current measuring means corresponding to a predetermined first desired value,
  • Determining a second actual current value corresponding to a predetermined second desired value,
  • Calculating the offset and / or the slope based on the first and second actual current values and the first and second desired values by means of an algorithm,
  • Detecting an error when a deviation between the calculated offset and a predetermined offset and / or between the calculated slope and a predetermined slope exceeds a tolerance threshold.

Erfindungsgemäß wird somit nur der erste Iststromwert gemessen, während der zweite Iststromwert anderweitig bestimmt wird. Zudem werden für die Erkennung des Fehlers der Offset und/oder die Steigung berechnet und jeweils mit einem vorgegebenen Wert verglichen. Mittels der Erfindung ist es damit vorteilhaft möglich, den Algorithmus zur Bestimmung eines Fehlers einfacher auszulegen oder die Bestimmung des zweiten Iststromwerts durch Werte von einem vorhandenen Bauteil (z.B. Kippwert eines Schwellenkomparators) zu ersetzen.Thus, according to the invention, only the first actual current value is measured while the second actual current value is determined otherwise. In addition, for the detection of the error, the offset and / or the slope are calculated and compared in each case with a predetermined value. Advantageously, with the invention, it is possible to simplify the algorithm for determining an error or to replace the determination of the second actual current value with values from an existing component (e.g., threshold value of a threshold comparator).

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der zweite Iststromwert durch Messen mittels des Strommessmittels bestimmt. Durch Berechnung von Offset und/oder Steigung und einer Fehlererkennung mittels dieser beiden Parameter ist es möglich, an nur noch zwei Messpunkten eine Messung des Iststromwerts durchzuführen und somit den Algorithmus für die Bestimmung des Fehlers einfacher auszulegen.In a preferred embodiment of the invention, the second actual current value is determined by measuring by means of the current measuring means. By calculating offset and / or slope and error detection by means of these two parameters, it is possible to perform a measurement of the actual current value at only two measuring points and thus to simplify the algorithm for determining the error.

In einer bevorzugten Alternative zu der zuvor genannten Weiterbildung weist die Steueranordnung einen Komparator zum Überstromschutz auf und der zweite Iststromwert wird derart bestimmt, dass die Kippschwelle des Komparators als zweiter Iststromwert herangezogen wird.In a preferred alternative to the aforementioned development, the control arrangement has a comparator for overcurrent protection and the second actual current value is determined in such a way that the flip-flop of the comparator is used as the second actual current value.

Durch die Verwendung der Kippschwelle des Komparators kann vorteilhaft ein separates Bauteil für das redundante Strommessmittel entfallen. Damit wird die Vorrichtung kostengünstiger und mit weniger benötigtem Bauraum ausgelegt.By using the tilt threshold of the comparator can advantageously account for a separate component for the redundant current measuring means. Thus, the device is designed more cost-effective and with less space required.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden folgende Schritte durchgeführt:

  • - Ändern der Kippschwelle des Komparators von einem Ausgangswert auf einen Zielwert,
  • - Bestimmen des zweiten Iststromwerts,
  • - Speichern des zweiten Iststromwerts,
  • - Zurückändern der Kippschwelle auf den Ausgangswert, sobald die Bestimmung des zweiten Iststromwerts abgeschlossen ist oder sobald ein vorbestimmter Zeitraum durchlaufen wurde.
In a preferred development of the invention the following steps are carried out:
  • Changing the flip-flop of the comparator from an initial value to a target value,
  • Determining the second actual current value,
  • Storing the second actual current value,
  • - changing back the tilt threshold to the initial value as soon as the determination of the second actual current value has been completed or as soon as a predetermined period of time has passed.

In bisherigen Systemen liegt die Kippschwelle sehr hoch und wird im Normalfall bei einer Messung eines Iststromwerts nicht erreicht (z.B. liegt die Schwelle bei 20A, während Messungen nur bis zu 2A durchgeführt werden) . Die Schwelle wird daher für die Bestimmung des Iststromwerts herabgesetzt, so dass die Kippschwelle genutzt werden kann, ohne, dass eine zu große Störung des Prozessablaufs eintritt. In previous systems, the tilt threshold is very high and is normally not reached when measuring an actual current value (eg, the threshold is included) 20A while measurements only up to 2A be performed) . The threshold is therefore reduced for the determination of the actual current value, so that the overturn threshold can be used without an excessive disturbance of the process sequence occurring.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden der erste und der zweite Sollwert jeweils als Stromwert, als Versorgungsspannungswert oder als Dutycyclewert vorgesehen.In a preferred development of the invention, the first and the second set value are each provided as a current value, as a supply voltage value or as a duty cycle value.

Vorteilhaft ist es damit möglich, das redundante Strommessmittel einfacher auszulegen. Mittels des Sollstromwerts können die Steigung und der Offset bestimmt werden. Wenn der Sollwert als der Versorgungsspannungswert oder der Dutycyclewert ausgebildet ist, können zusätzlich Linearitäts- und Proportionalitätsfehler erkannt werden.Advantageously, it is thus possible to design the redundant current measuring means simpler. The slope and the offset can be determined by means of the nominal current value. If the setpoint is designed as the supply voltage value or the duty cycle value, additional linearity and proportionality errors can be detected.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird bestimmt, ob ein Offsetfehler, ein Proportionalitätsfehler und/oder ein Linearitätsfehler vorliegt. Damit wird mittels der Erfindung eine Vielzahl an Fehlern erkannt, wodurch die Sicherheit erhöht werden kann - bei gleichzeitiger einfacherer Auslegung des redundanten Strommessmittels. Somit können Kosten eingespart werden.In a preferred embodiment of the invention, it is determined whether an offset error, a proportional error and / or a linearity error is present. Thus, a plurality of errors is detected by means of the invention, whereby the security can be increased - while simplifying the design of the redundant current measuring means. Thus, costs can be saved.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steueranordnung, welche zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. In einer bevorzugten Weiterbildung der Steueranordnung sind die induktiven Lasten als mindestens ein Motor und/oder mindestens ein Ventil ausgebildet. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Verwendung der Steueranordnung und des Verfahrens.The invention further relates to a control arrangement which is designed to carry out the method described above. In a preferred embodiment of the control arrangement, the inductive loads are designed as at least one motor and / or at least one valve. Furthermore, the invention relates to a corresponding use of the control arrangement and the method.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Figuren.Further preferred embodiments will become apparent from the subclaims and the following description of exemplary embodiments with reference to figures.

In schematischer Darstellung zeigen beispielhaft:

  • 1 mögliche Fehlerkurven,
  • 2 den Zusammenhang zwischen zwei Messmitteln bei einem gestellten und einem gemessenen Strom,
  • 3 eine beispielhafte Schaltung einer elektrischen Ventilsteuerung bzw. Ventilregelung,
  • 4 eine beispielhafte Tabelle mit möglichen Schaltungsauslegungen sowie
  • 5 einen beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrensablauf.
In a schematic representation, by way of example:
  • 1 possible error curves,
  • 2 the relationship between two measuring devices with a set and a measured current,
  • 3 an exemplary circuit of an electric valve control or valve control,
  • 4 an exemplary table with possible circuit layouts as well
  • 5 an exemplary process sequence according to the invention.

1 zeigt den Verlauf möglicher Fehlerkurven. Dabei ist auf der X-Achse der Sollstrom (Sollwert), insbesondere Spulenstrom, aufgetragen und auf der Y-Achse der gemessene (Spulen-) Strom (Istwert). Kurve A zeigt den Verlauf einer nicht fehlerhaften Strommessung. Kurve B zeigt einen Offsetfehler, Kurve C einen Porportionalitätsfehler und Kurve D einen Linearitätsfehler. 1 shows the course of possible error curves. It is on the X -Axis of the setpoint current (setpoint), in particular coil current, and applied to the Y Axis is the measured (coil) current (actual value). Curve A shows the course of a non-faulty current measurement. Curve B shows an offset error, curve C a porportionality error and curve D a linearity error.

2 zeigt den Zusammenhang zwischen zwei Messmitteln mit einem gestellten Strom (Sollwert, X-Achse) und einem gemessenen Strom (Iststromwert, Y-Achse). Im Stand der Technik werden zwei redundante Messmittel benötigt, um Fehler festzustellen. Die Erfindung ermöglicht es, zumindest eines der Messmittel einfacher auszulegen. Dafür wird zu zwei vorgegebenen Sollwerten (11, 12) jeweils eine Messung des Istwertes (Im1, Im2) durchgeführt. Daraufhin kann die Steigung der Kurve ermittelt werden. Weiterhin kann ein Offset zu einer fehlerfreien Messung festgestellt werden. 2 shows the relationship between two measuring devices with a set current (setpoint, X Axis) and a measured current (actual current value, Y -Axis). The prior art requires two redundant measuring means to detect errors. The invention makes it possible to design at least one of the measuring means simpler. For this purpose, two predefined set values ( 11 . 12 ) one measurement each of the actual value ( Im1 . Im2 ) carried out. Then the slope of the curve can be determined. Furthermore, an offset to a faultless measurement can be determined.

Kurve B in 1 ist gegenüber Kurve A entlang der Y-Achse versetzt, so dass ein Fehler in Form eines Offsets besteht. Gemäß der Erfindung wird ein Offset basierend auf dem ersten und dem zweiten Iststromwert und auf dem ersten und dem zweiten Sollwert berechnet, so dass dieser Fehler erfindungsgemäß erkannt werden kann.Curve B in 1 is opposite to curve A along the Y Axis offset so that there is an error in the form of an offset. According to the invention, an offset is calculated based on the first and the second actual current value and on the first and the second setpoint, so that this error can be detected according to the invention.

Kurve C zeigt einen Proportionalitätsfehler. Durch einen identischen Messpunkt bei der Kreuzung zur Kurve A könnte an dieser Stelle der Messfehler nicht sicher durch einen Offsetvergleich erkannt werden. Der Proportionalitätsfehler lässt sich jedoch durch die Überprüfung der berechneten Steigung ermitteln. Gleiches gilt auch für einen Linearitätsfehler (siehe Kurve D).Curve C shows a proportionality error. Through an identical measuring point at the intersection to the curve A At this point, the measurement error could not be reliably detected by an offset comparison. However, the proportionality error can be determined by checking the calculated slope. The same applies to a linearity error (see curve D ).

Erfindungsgemäß müssen nun nicht mehr zwei vollwertige Messmittel eingesetzt werden, sondern die Messmittel können deutlich einfacher ausgelegt werden. Insbesondere ist es ausreichend, (Strom-)Messungen an nur zwei Messpunkten durchzuführen und der Fehlerüberprüfung zu unterziehen.According to the invention, it is no longer necessary to use two fully-fledged measuring means, but the measuring means can be designed much more simply. In particular, it is sufficient to perform (current) measurements at only two measurement points and to subject the error check.

Der Sollwert kann alternativ zu einem Stromwert auch ein Versorgungsspannungswert oder ein Dutycyclewert sein.The set point may alternatively be a supply voltage value or a duty cycle value as an alternative to a current value.

3 zeigt ein Schaltungsbeispiel einer elektrischen Ventilsteuerung bzw. Regelung. Der Spulenstrom ist mit Icoil bezeichnet und hat einen proportionalen Zusammenhang zu der Versorgungsspannung Uref bzw. dem Dutycycle der Pulsweitenmodulation (PWM). In der Schaltung sind außerdem ein High-Side-Driver und ein Low-Side-Driver gezeigt. Weiterhin findet sich ein Spulenwiderstand Rcoil und ein Rezirkulationspfad (recirculation circuitry) . Eine Batteriespannung ist mit Ubatt bezeichnet. 3 shows a circuit example of an electric valve control. The coil current is denoted by Icoil and has a proportional relationship to the supply voltage Uref and the duty cycle of the pulse width modulation (PWM). The circuit also shows a high-side driver and a low-side driver. Furthermore, there is a coil resistor Rcoil and a recirculation circuitry. A battery voltage is designated Ubatt.

Der High-Side-Driver verfügt über einen Schwellenkomparator mit Abschaltfunktion. Wird ein Überstrom sensiert - also wird ein Strom festgestellt, der über einer Kippschwelle des Komparators liegt - schaltet der High-Side-Driver ab. Die Schwelle der Überstromerkennung liegt in der Regel weit über dem funktionalen Arbeitsbereich des Ventilpfads und des primären Strommessmittels. Die bestehende Abschaltfunktion im Schwellenkomparator wird bevorzugt zur Plausibilisierung des primären Strommessmittels bzw. als Alternative zu einer zweiten Strommessung eingesetzt. Dafür wird der maximal erfasste Stromfluß durch das primäre Messmittel mit der Kippschwelle des Schwellen-Komparators verglichen. Somit kann durch die bestehende Überstromschutzfunktion ein redundantes Strommessmittel bereitgestellt werden. Weitere elektronische Bauteile sind nicht notwendig. The high-side driver has a threshold comparator with switch-off function. If an overcurrent is sensed - so a current is detected, which is above a breakover threshold of the comparator - turns off the high-side driver. The threshold of overcurrent detection is usually well above the functional working range of the valve path and the primary current measuring means. The existing switch-off function in the threshold comparator is preferably used for checking the plausibility of the primary current measuring means or as an alternative to a second current measurement. For this purpose, the maximum detected current flow through the primary measuring means is compared with the threshold of the threshold comparator. Thus, a redundant current measuring means can be provided by the existing overcurrent protection function. Other electronic components are not necessary.

Für das Heranziehen der Kippschwelle als zweites Messmittel ist es nicht relevant, ob der Abschaltmechanismus im High-Side Driver oder im Low-Side Driver angeordnet ist. Auch Details zum Aufbau des Rezirkulationspfades oder der Ort der Ventilstrommessung können außer Acht gelassen werden.For the use of the overturning threshold as the second measuring means, it is not relevant whether the shut-off mechanism is arranged in the high-side driver or in the low-side driver. Also, details about the structure of the recirculation path or the location of the valve current measurement can be disregarded.

In einer bevorzugten Ausführung ist die Schwelle der Überstromdetektion und Treiberabschaltung so gewählt, dass diese bei einem Strombereich Gültigkeit hat, in dem das primäre Strommessmittel geprüft werden soll. Insbesondere können mehrere konfigurierbare Schwellen des Komparators vorgesehen sein, um mehrere Messpunkte zu erhalten.In a preferred embodiment, the threshold of overcurrent detection and driver shutdown is selected to be valid for a current range in which the primary current measurement means is to be tested. In particular, a plurality of configurable thresholds of the comparator may be provided to obtain a plurality of measurement points.

Weiterhin bevorzugt ist eine dynamische Anpassung des Kippwerts vorgesehen. Der Kippwert des Schwellenkomparators wird mit dem ermittelten Ibatt-Anteil des jeweiligen Spulenstroms oder der jeweiligen Spulenströme verglichen und die zugehörige Stromwertschwelle des Kippkomparators neu ermittelt bzw. abgeglichen. Further preferably, a dynamic adjustment of the Kippwerts is provided. The flip-flop value of the threshold comparator is compared with the determined Ibatt component of the respective coil current or the respective coil currents, and the respective current value threshold of the tilt comparator is newly determined or adjusted.

Das Überwachungskonzept ist nicht limitiert für Ventilanwendungen, sondern auch anwendbar bei Schaltungen zur Steuerung von induktiven Lasten.The monitoring concept is not limited to valve applications but also applicable to circuits for controlling inductive loads.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt vorteilhaft eine Kompensation der Messungenauigkeiten (z.B. Temperaturabhängigkeit) des High-Side Drivers und eine Kompensation der hohen Messungenauigkeit der OCP (Überstromschutz) Messung bei kleinen Strömen. Die Erfindung ist ein Abgleichsverfahren, welches es ermöglicht, die Toleranzen der Messkette des Schwellenkomparators des High-Side Drivers zu verkleinern und somit diesen Komparator für Strommessungen mit höherer Qualität und Zuverlässigkeit zu verwenden. Anders gesagt, wird bevorzugt die Kippschwelle des Komparators für die Bestimmung eines Fehlers zunächst von einem Ausgangswert auf einen Zielwert geändert (beispielsweise verringert), so dass im nächsten Schritt ein Iststromwert bestimmt werden kann. Nach dem Speichern des ermittelten Iststromwerts bzw. nach der Ermittlung des Iststromwerts wird die Kippschwelle wieder auf den Ausgangswert zurück geändert. Alternativ kann das Ändern der Kippschwelle zurück auf den Ausgangswert auch durchgeführt werden, wenn ein vorbestimmter Zeitraum durchlaufen wurde.The method according to the invention advantageously makes it possible to compensate the measurement inaccuracies (for example temperature dependency) of the high-side driver and to compensate for the high measurement inaccuracy of the OCP (overcurrent protection) measurement at low currents. The invention is a balancing method which makes it possible to reduce the tolerances of the measuring chain of the threshold comparator of the high-side driver and thus to use this comparator for current measurements with higher quality and reliability. In other words, it is preferable to first change (eg, decrease) the tilt threshold of the comparator for determining an error from an initial value to a target value, so that an actual current value can be determined in the next step. After storing the determined actual current value or after determining the actual current value, the tilt threshold is changed back to the initial value. Alternatively, changing the dumping threshold back to the initial value may also be performed when a predetermined period of time has passed.

Niedrige Ströme durch den High-Side Driver führen zu niedrigen Spannungsabfällen am High-Side Driver. Der Schwellenkomparator hat bei niedrigen Spannungen eine höhere Ungenauigkeit als bei höheren Spannungen. Bevorzugt wird daher bei kleinen Strömen der Spannungsabfall über den High-Side Driver künstlich erhöht, um eine höhere Messgenauigkeit des Überstromkomparators zu erreichen. Durch die genannte Vorgehensweise kann beispielsweise der Nachteil der Temperaturabhängigkeit des Einschaltwiederstands des High-Side Drivers umgangen werden.Low currents through the high-side driver cause low voltage drops on the high-side driver. The threshold comparator has a higher inaccuracy at low voltages than at higher voltages. Therefore, at low currents, the voltage drop across the high-side driver is preferably artificially increased in order to achieve a higher measuring accuracy of the overcurrent comparator. By way of example, the disadvantage of the temperature dependence of the switch-on resistance of the high-side driver can be avoided.

4 zeigt eine Tabelle mit möglichen Schaltungsauslegungen zur Optimierung der Elektronik und Sensierung zum Erreichen von Sicherheits- und Qualitätszielen. Die elektrische Ventilansteuerung wird in zwei Kategorien aufgeteilt - der digitalen und der analogen. Bei der analogen Ventilsteuerung ist es möglich, mittels eines Stromreglers mehrere Ventilstromwerte einzuregeln. Bei der digitalen Ventilsteuerung werden beide Treiberstufen voll durchgeschaltet und der resultierende Strom ist ein Ergebnis der anliegenden Versorgungsspannung und des ohmschen Widerstands des Strompfads. Sicherheitskritische Ventilsteuerungen haben in der Regel ein 2-Treiber-Prinzip. Dadurch wird eine sichere Ventilpfadabschaltung (2 Abschaltmöglichkeiten) gewährleistet. 4 shows a table of possible circuit layouts for optimizing the electronics and sensing to achieve safety and quality goals. The electric valve control is divided into two categories - the digital and the analog. With analog valve control, it is possible to regulate several valve current values by means of a current controller. In digital valve control both driver stages are fully switched through and the resulting current is a result of the applied supply voltage and the ohmic resistance of the current path. Safety-critical valve controls usually have a 2-driver principle. This will ensure safe valve path shutdown ( 2 Switch-off possibilities).

Um Fehler im Messmittel entdecken zu können, werden laut dem Stand der Technik zwei unabhängige analoge Messmittel verwendet und deren Messwerte miteinander korreliert. Digitale Ventilansteuerungen haben in der Regel nur ein binäres Messmittel zum Bauteilschutz (Überstromabschaltung). Unter einem analogen Strommessmittel versteht sich vorwiegend die Darstellbarkeit des Strombereichs über einen AD-Wert. Mit binärer Strommessung ist die Darstellbarkeit durch einen einzigen Wert gemeint, wie z.B. durch einen Schwellenkomparator. 4 zeigt die beiden Ansteueroptionen für das Ventil bzw. die Ventile und die möglichen Messmittelvarianten. SM1 steht dabei als Abkürzung für „Strommessmittel 1“.In order to detect errors in the measuring means, according to the prior art, two independent analog measuring means are used and their measured values correlated with each other. Digital valve actuators usually have only a binary measuring device for component protection (overcurrent shutdown). Under an analog current measuring means understood primarily the representability of the current range via an AD value. By binary current measurement is meant the representability by a single value, such as a threshold comparator. 4 shows the two control options for the valve or the valves and the possible measuring device variants. SM1 stands as an abbreviation for "current measuring means 1".

5 zeigt einen beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrensablauf. In Schritt 1 wird ein erster Iststromwert korrespondierend zu einem Sollwert gemessen. Dabei kann das Strommessmittel analog oder digital ausgelegt sein (siehe 4) . In Schritt 2 wird ein zweiter Iststromwert korrespondierend zu einem zweiten Sollwert bestimmt. Das Bestimmen des zweiten Iststromwerts kann entweder durch Messen 2a oder durch Heranziehen der Kippschwelle eines Schwellenkomparators 2b erfolgen. Der Sollwert kann dabei ein Stromwert, ein Versorgungsspannungswert oder ein Dutycyclewert sein. 5 shows an exemplary process sequence according to the invention. In step 1 a first actual current value is measured corresponding to a desired value. In this case, the current measuring means can be designed analog or digital (see 4 ). In step 2 a second actual current value is determined corresponding to a second desired value. Determining the second actual current value can be done either by measuring 2a or by using the threshold of a threshold comparator 2 B respectively. The setpoint value can be a current value, a supply voltage value or a duty cycle value.

Mittels dem ersten und zweiten Iststromwert und dem ersten und zweiten Sollwert wird nun in Schritt 3 der Offset und/oder die Steigung der resultierenden Kurve ermittelt. Insbesondere werden Offset und Steigung ermittelt, so dass beide Kriterien abgeglichen werden können. Insbesondere wird für den Offset der Schnittpunkt der Kurve mit der Y-Achse bestimmt.By means of the first and second Iststromwert and the first and second setpoint is now in step 3 determines the offset and / or the slope of the resulting curve. In particular, offset and slope are determined so that both criteria can be adjusted. In particular, the intersection of the curve with the Y axis is determined for the offset.

Es wird anschließend in Schritt 4 bestimmt, ob bei der Abweichung zwischen dem berechneten Schnittpunkt mit der Y-Achse und einem vorgegebenen (idealen, fehlerfreien) Schnittpunkt mit der Y-Achse und/oder zwischen der berechneten Steigung und einer vorgegebenen (idealen, fehlerfreien) Steigung eine Toleranzschwelle überschritten wird. Der Offset ist die Differenz zwischen dem ermittelten Schnittpunkt und dem fehlerfreien Schnittpunkt mit der Y-Achse.It will then be in step 4 determines whether a tolerance threshold is exceeded in the deviation between the calculated intersection with the Y-axis and a predetermined (ideal, error-free) intersection with the Y-axis and / or between the calculated slope and a predetermined (ideal, error-free) slope. The offset is the difference between the determined intersection and the error-free intersection with the Y-axis.

Wird die Toleranzschwelle überschritten, wird die Messung in Schritt 5 als fehlerhaft eingestuft. Ist der Offset beispielsweise zu groß, liegt ein Fehler vor. Wenn hingegen Offset und Steigung innerhalb der Toleranz liegen, wird das Messmittel als funktionsfähig angesehen.If the tolerance threshold is exceeded, the measurement in step 5 classified as defective. For example, if the offset is too large, there is an error. If, on the other hand, the offset and the slope are within the tolerance, the measuring device is considered to be functional.

Die Prüfung der Linearität und/oder Proportionalität mittels der Ermittlung der Steigung kann durch den bekannten Zusammenhang des primären Messmittels zur Versorgungsspannung Uref bzw. zum Dutycycle DC hergeleitet werden. Dabei können Uref bzw. DC durch eine gezielte Steuerung (z.B. Spannungsregelung, Dutycyclerampe der PWM-Ansteuerung etc.) so angefahren werden, dass gewünschte Sollwerte erhalten werden. Das erwartete Verhältnis der Strommessungen zueinander ist dann gleichzusetzen mit dem erwarteten Verhältnis der Dutycycle oder Uref zueinander.The examination of the linearity and / or proportionality by means of the determination of the slope can be derived from the known relationship of the primary measuring means to the supply voltage Uref or to the duty cycle DC. In this case, Uref or DC can be approached by targeted control (for example voltage regulation, duty cycling of the PWM control, etc.) so that desired setpoint values are obtained. The expected ratio of the current measurements to each other is then equal to the expected ratio of the duty cycle or Uref to each other.

Claims (9)

Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Steuerung oder Regelung von induktiven Lasten, wobei die Steuerung oder Regelung der induktiven Lasten und die Fehlererkennung mittels einer Steueranordnung durchgeführt wird und die Steueranordnung ein Strommessmittel aufweist, wobei folgender Schritt durchgeführt wird: - Messen (1) eines ersten Iststromwerts (Im1) mittels des Strommessmittels korrespondierend zu einem vorgegebenen ersten Sollwert (I1), dadurch gekennzeichnet, dass folgende weitere Schritte durchgeführt werden: - Bestimmen (2) eines zweiten Iststromwerts (Im2) korrespondierend zu einem vorgegebenen zweiten Sollwert (12), - Berechnen (3) des Offsets und/oder der Steigung basierend auf dem ersten und zweiten Iststromwert (Im1, Im2) und dem ersten und zweiten Sollwert (11, 12) mittels eines Algorithmus, - Erkennen (5) eines Fehlers, wenn eine Abweichung zwischen dem berechneten Offset und einem vorgegebenen Offset und/oder zwischen der berechneten Steigung und einer vorgegebenen Steigung eine Toleranzschwelle überschreitet.Method for fault detection in the case of control or regulation of inductive loads, wherein the control or regulation of the inductive loads and fault detection is carried out by means of a control arrangement and the control arrangement comprises a current measuring means, wherein the following step is carried out: measuring (1) a first actual current value ( Im1) by means of the current measuring means corresponding to a predetermined first setpoint value (I1), characterized in that the following further steps are performed: - determining (2) a second actual current value (Im2) corresponding to a predetermined second setpoint value (12), - calculating (3 ) of the offset and / or the slope based on the first and second actual current value (Im1, Im2) and the first and second desired value (11, 12) by means of an algorithm, - detecting (5) an error, if a deviation between the calculated offset and a predetermined offset and / or between the calculated slope and a predetermined one n slope exceeds a tolerance threshold. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Iststromwert (Im2) durch Messen mittels des Strommessmittels bestimmt wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the second actual current value (Im2) is determined by measuring by means of the current measuring means. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung einen Komparator zum Überstromschutz aufweist und der zweite Iststromwert (Im2) derart bestimmt wird, dass die Kippschwelle des Komparators als zweiter Iststromwert (Im2) herangezogen wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the control arrangement has a comparator for overcurrent protection and the second actual current value (Im2) is determined such that the overturning threshold of the comparator is used as the second actual current value (Im2). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte durchgeführt werden: - Ändern der Kippschwelle des Komparators von einem Ausgangswert auf einen Zielwert, - Bestimmen (2) des zweiten Iststromwerts (Im2), - Speichern des zweiten Iststromwerts (Im2), - Zurückändern der Kippschwelle auf den Ausgangswert, sobald die Bestimmung des zweiten Iststromwerts abgeschlossen ist oder sobald ein vorbestimmter Zeitraum durchlaufen wurde.Method according to Claim 3 characterized in that the following steps are carried out: - changing the flip-flop of the comparator from an initial value to a target value, - determining (2) the second actual current value (Im2), - storing the second actual current value (Im2), - changing the overturning threshold back to Initial value as soon as the determination of the second actual current value is completed or as soon as a predetermined period of time has passed. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Sollwert (11, 12) jeweils als Stromwert, als Versorgungsspannungswert oder als Dutycyclewert vorgesehen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second set value (11, 12) are each provided as a current value, as a supply voltage value or as a Dutycycle value. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmt wird, ob ein Offsetfehler, ein Proportionalitätsfehler und/oder ein Linearitätsfehler vorliegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is determined whether an offset error, a proportional error and / or a linearity error is present. Steueranordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.Control arrangement for carrying out the method according to one of Claims 1 to 6 , Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die induktiven Lasten als mindestens ein Motor und/oder mindestens ein Ventil ausgebildet sind.Control arrangement after Claim 7 , characterized in that the inductive loads are designed as at least one motor and / or at least one valve. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Steueranordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8. Use of the method according to one of Claims 1 to 6 in a control arrangement according to one of Claims 7 or 8th ,
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19907834C1 (en) * 1999-02-24 2000-05-18 Reinhausen Maschf Scheubeck Monitoring method for step switches involves selecting characteristic motor torque values for identical times in two switching processes, and comparing corresponding switch torques with limits

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