DE102018220861B3

DE102018220861B3 - Verfahren zum Erkennen einer Funktionstüchtigkeit einer elektrischen Schalteinheit, Computerprogrammprodukt zum Ausführen eines derartigen Verfahrens sowie Vollbrückenschaltung mit einer Steuereinrichtung zum Ausführen eines derartigen Verfahrens

Info

Publication number: DE102018220861B3
Application number: DE102018220861.1A
Authority: DE
Inventors: Erwin Kessler
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2038-12-04
Also published as: US10749521B2; US20200177177A1; CN111257743B; CN111257743A; KR102311877B1; KR20200067106A

Abstract

Es ist ein Verfahren zum Verfahren zum Erkennen einer Funktionstüchtigkeit einer elektrischen Schalteinheit (10), die eine Vollbrückenschaltung (12) und eine mittels der Vollbrückenschaltung (12) betriebene induktive Last (14) aufweist, offenbart. Die Vollbrückenschaltung (12) umfasst ein erstes Halbleiterschaltelement (M1) zum Versorgen der induktiven Last (14) mit einem ersten Versorgungsspannungspotential (16) und ein zweites Halbleiterschaltelement (M2) zum Versorgen der induktiven Last (14) mit einem zweiten Versorgungsspannungspotential (18), das einen kleineren Wert als das erste Versorgungsspannungspotential (16) aufweist. Das erste und zweite Halbleiterschaltelement (M1, M2) weist jeweils eine Diode (D1, D2) auf. Das Verfahren weist die Schritte auf: Ermitteln, dass das erste Halbleiterschaltelement (M1) von einem eingeschalteten Zustand in einen ausgeschalteten Zustand wechselt, Ermitteln einer an dem zweiten Halbleiterschaltelement (M2) anliegenden Spannung (40), Vergleichen der ermittelten Spannung (40) mit einem vorgegebenen ersten Schwellwert (42) und Erkennen, dass, wenn die ermittelte Spannung (40) an dem zweiten Halbleiterschaltelement (M2) das zweite Versorgungsspannungspotential (18) um den vorgegebenen ersten Schwellwert (42) unterschreitet, die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit (10) gegeben ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Funktionstüchtigkeit einer elektrischen Schalteinheit, insbesondere einer elektrischen Schalteinheit in einem Fahrzeug. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen eines derartigen Verfahrens sowie eine Vollbrückenschaltung mit einer Steuereinrichtung zum Ausführen eines derartigen Verfahrens.
Vollbrückenschaltungen sind üblicherweise in einer elektrischen Schalteinheit angeordnet und dienen unter anderem zum Betreiben einer induktiven Last, wie beispielsweise einen Motor oder ein Magnetventil.
Um sicherzugehen, dass die elektrische Schalteinheit keinen Fehler oder keinen Kurzschluss aufweist, der unter Umständen Komponenten der elektrischen Schalteinheit schädigen würde, ist es notwendig, die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit zu überprüfen.
Allerdings hat sich gezeigt, dass die Überprüfung der elektrischen Schalteinheit hinsichtlich der Funktionstüchtigkeit nicht immer mit der gewünschten Zuverlässigkeit erfolgt. So kann es vorkommen, dass ein in der elektrischen Schalteinheit auftretender Fehler bzw. Kurzschluss als solcher nicht erkannt wird.
Aus dem Dokument US 2016 / 0 329 808 A1 ist eine Gate-Treiberschaltung bekannt, die einen Eingang, High-Side- und Low-Side-Ausgänge und eine Signalumwandlungsschaltung aufweist, die konfiguriert ist, um ein High-Side-Treibersignal am High-Side-Ausgang zu erzeugen, so dass eine Verzögerungszeit einen Übergang des High-Side-Treibersignals und einen Übergang eines Low-Side-Treibersignals am Low-Side-Ausgang trennt. Ferner weist die Gate-Treiberschaltung eine Überwachungsschaltung auf, die konfiguriert ist, um eine Spannung an einem Ausgang einer Halbbrücke zu überwachen und den Low-Side-Ausgang auf einen Pegel zu schalten derart, dass eine Spannung einen Spannungsschwellenwert überschreitet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und eine Vollbrückenschaltung bereitzustellen, mit dem bzw. mit der die Funktionstüchtigkeit einer elektrischen Schalteinheit zuverlässiger erkannt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt und eine Vollbrückenschaltung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erkennen einer Funktionstüchtigkeit einer elektrischen Schalteinheit, die eine Vollbrückenschaltung und eine mittels der Vollbrückenschaltung betriebene induktive Last aufweist, geschaffen. Die Vollbrückenschaltung weist dabei ein erstes Halbleiterschaltelement zum Versorgen der induktiven Last mit einem ersten Versorgungsspannungspotenzial sowie ein zweites Halbleiterschaltelement zum Versorgen der induktiven Last mit einem zweiten Versorgungsspannungspotenzial, das einen gegenüber dem ersten Versorgungsspannungspotenzial geringeren Wert aufweist, auf. Ferner weisen das erste Halbleiterschaltelement und das zweite Halbleiterschaltelement jeweils eine Diode auf, die als Substratdiode oder als separates Bauteil vorhanden sein kann. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Ermitteln, dass das erste Halbleiterschaltelement von einem eingeschalteten Zustand in einen ausgeschalteten Zustand wechselt, Ermitteln einer an dem zweiten Halbleiterschaltelement anliegenden Spannung, Vergleichen der ermittelten Spannung mit einem vorgegebenen ersten Schwellwert und Erkennen, dass, wenn die ermittelte Spannung an dem zweiten Halbleiterschaltelement das zweite Versorgungsspannungspotenzial um den vorgegebenen ersten Schwellwert unterschreitet, die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit gegeben ist.
Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, dass die Überwachung der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit nicht während des eingeschalteten Zustands des ersten Halbleiterschaltelements, sondern während der Ausschaltphase des zweiten Halbleiterschaltelements, insbesondere während der passiven Freilaufphase des zweiten Halbleiterschaltelements, erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass die Überwachung der Funktionstüchtigkeit auch dann zuverlässig erfolgen kann, wenn der eingeschaltete Zustand des ersten Halbleiterschaltelements bzw. die sichere Durchschaltphase des ersten Halbleiterschaltelements vergleichsweise gering ist und daher ein zuverlässiges Erkennen der Durchschaltphase erschwert ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Schritt des Erkennens der Funktionstüchtigkeit elektrischen Schalteinheit ferner die folgenden Schritte auf: Ermitteln eines ersten Zeitpunkts, an dem das erste Halbleiterschaltelement von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt, Ermitteln eines zweiten Zeitpunkts, an dem die ermittelte Spannung an dem zweiten Halbleiterschaltelement das zweite Versorgungsspannungspotenzial um den ersten Schwellwert unterschreitet, und Erkennen der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit, wenn der zweite Zeitpunkt innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem ersten Zeitpunkt auftritt. Durch das Ermitteln des ersten und zweiten Zeitpunkts kann die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit einfach und zuverlässig erkannt werden. Die erwähnte vorbestimmte Zeitdauer kann dabei auf Erfahrungswerten oder Modellwerten beruhen und ist in der Regel so gewählt, dass die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit sicher erkannt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit nur dann erkannt, wenn die ermittelte Spannung an dem zweiten Halbleiterschaltelement das zweite Versorgungsspannungspotenzial um den ersten Schwellwert für eine vorbestimmte erste Mindestzeitdauer unterschreitet. Indem die ermittelte Spannung das zweite Versorgungsspannungspotenzial um den ersten Schwellwert für eine vorbestimmte erste Mindestzeitdauer unterschreiten muss, ehe die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit erkannt wird, wird sichergestellt, dass geringfügige Schwankungen der ermittelten Spannung nicht gleich als Fehler bzw. fehlende Funktionstüchtigkeit erkannt werden. Dadurch wird die Robustheit des Verfahrens erhöht. Die erste Mindestzeitdauer kann auf Erfahrungs- oder Modellwerten beruhen und auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Verfahren ferner den folgenden Schritt: Erlauben eines erneuten Einschaltens des ersten Halbleiterschaltelements, wenn bzw. nachdem die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit erkannt wurde. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer funktionstüchtigen Schalteinheit die induktive Last mittels der Vollbrückenschaltung ordnungsgemäß weiter betrieben werden kann. Würde es jedoch zu einem Fehler in der elektrischen Schalteinheit kommen, d. h. würde das Verfahren die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit nicht erkennen, dann würde ein erneutes Einschalten des ersten Halbleiterschaltelements nicht erlaubt bzw. unterbunden werden. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer nicht funktionstüchtigen Schalteinheit Schäden an der induktiven Last oder anderen Komponenten der elektrischen Schalteinheit möglichst frühzeitig vermieden werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erkennen einer Funktionstüchtigkeit einer elektrischen Schalteinheit, die eine Vollbrückenschaltung und eine mittels der Vollbrückenschaltung betriebene induktive Last aufweist, geschaffen. Die Vollbrückenschaltung weist dabei ein erstes Halbleiterschaltelement zum Versorgen der induktiven Last mit einem ersten Versorgungsspannungspotenzial sowie ein zweites Halbleiterschaltelement zum Versorgen der induktiven Last mit einem zweiten Versorgungsspannungspotenzial, das einen gegenüber dem ersten Versorgungsspannungspotenzial geringeren Wert aufweist, auf. Ferner weisen das erste Halbleiterschaltelement und das zweite Halbleiterschaltelement jeweils eine Diode auf, die als Substratdiode oder als separates Bauteil vorhanden sein kann. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Ermitteln, dass das zweite Halbleiterschaltelement von einem eingeschalteten Zustand in einen ausgeschalteten Zustand wechselt, Ermitteln einer an dem ersten Halbleiterschaltelement anliegenden Spannung, Vergleichen der ermittelten Spannung mit einem vorgegebenen zweiten Schwellwert und Erkennen, dass, wenn die ermittelte Spannung an dem ersten Halbleiterschaltelement das erste Versorgungsspannungspotenzial um den vorgegebenen zweiten Schwellwert überschreitet, die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit gegeben ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt wird ebenso wie durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem ersten Aspekt die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit anhand der passiven Freilaufphase und nicht anhand der Durchschaltphase des jeweiligen Halbleiterschaltelements erkannt. Das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt betrifft den Fall, dass das erste Halbleiterschaltelement vom eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt, wobei die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit dann anhand der passiven Freilaufphase des zweiten Halbleiterschaltelements überprüft wird. Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt betrifft hingegen den umgekehrten Fall, wonach das zweite Halbleiterschaltelement vom eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt und die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit basierend auf der passiven Freilaufphase des ersten Halbleiterschaltelements erkannt wird. Ebenso wie das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt hat auch das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt den Vorteil, dass bei vergleichsweise kurzen Durchschaltphasen des zweiten Halbleiterschaltelements die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit immer noch zuverlässig erkannt werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt, weist der Schritt des Erkennens der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit ferner die folgenden Schritte auf: Ermitteln eines ersten Zeitpunkts, an dem das zweite Halbleiterschaltelement von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt, Ermitteln eines zweiten Zeitpunkts, an dem die ermittelte Spannung an dem ersten Halbleiterschaltelement das erste Versorgungsspannungspotenzial um den zweiten Schwellwert überschreitet, und Erkennen der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit, wenn der zweite Zeitpunkt innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem ersten Zeitpunkt auftritt. Auch in dieser Ausgestaltung wird durch das Ermitteln des ersten und zweiten Zeitpunkts eine Möglichkeit bereitgestellt, mit der die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit einfach und zuverlässig erkannt werden kann. Die vorbestimmte Zeitdauer kann dabei wiederum auf Erfahrungs- oder Modellwerten beruhen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt wird die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit nur dann erkannt, wenn die ermittelte Spannung an dem ersten Halbleiterschaltelement das erste Versorgungsspannungspotenzial um den zweiten Schwellwert für eine vorbestimmte zweite Mindestzeitdauer überschreitet. Indem die ermittelte Spannung das erste Versorgungsspannungspotenzial um den zweiten Schwellwert für eine vorbestimmte zweite Mindestzeitdauer überschreiten muss, ehe die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit erkannt wird, wird sichergestellt, dass geringfügige Schwankungen der ermittelten Spannung nicht gleich als Fehler bzw. fehlende Funktionstüchtigkeit erkannt werden. Dadurch wird wie im Verfahren gemäß dem ersten Aspekt die Robustheit des Verfahrens erhöht. Die zweite Mindestzeitdauer kann wiederum auf Erfahrungs- oder Modellwerten beruhen und auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Die zweite Mindestzeitdauer kann gleich oder verschieden von der ersten Mindestzeitdauer sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Verfahren ferner den folgenden Schritt: Erlauben eines erneuten Einschaltens des zweiten Halbleiterschaltelements, wenn bzw. nachdem die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit erkannt wurde. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer funktionstüchtigen Schalteinheit die induktive Last mittels der Vollbrückenschaltung ordnungsgemäß weiter betrieben werden kann. Würde es jedoch zu einem Fehler in der elektrischen Schalteinheit kommen, d. h. würde das Verfahren die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit nicht erkennen, dann würde ein erneutes Einschalten des zweiten Halbleiterschaltelements nicht erlaubt bzw. unterbunden werden. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer nicht funktionstüchtigen Schalteinheit Schäden an der induktiven Last oder anderen Komponenten der elektrischen Schalteinheit möglichst frühzeitig vermieden werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt mit zumindest einem computerlesbaren Speichermedium mit darauf gespeicherten, von einem Computer ausführbaren Programmcode bereitgestellt, wobei die von einem Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen dazu ausgebildet sind, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt und/oder zweiten Aspekt sowie Ausgestaltungen davon auszuführen. Das computerlesbare Speichermedium kann beispielsweise als Flashspeicher ausgebildet sein.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird schließlich eine Vollbrückenschaltung zum Betreiben einer induktiven Last bereitgestellt. Die Vollbrückenschaltung umfasst ein erstes Halbleiterschaltelement zum Versorgen der induktiven Last mit einem ersten Versorgungsspannungspotenzial sowie ein zweites Halbleiterschaltelement zum Versorgen der induktiven Last mit einem zweiten Versorgungsspannungspotenzial, wobei das zweite Versorgungsspannungspotenzial einen gegenüber dem ersten Versorgungsspannungspotenzial geringeren Wert aufweist und sowohl das erste Halbleiterschaltelement als auch das zweite Halbleiterschaltelement jeweils eine Diode, als Substratdiode oder separates Bauteil, aufweisen. Die Vollbrückenschaltung umfasst ferner eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt und/oder dem zweiten Aspekt sowie Ausgestaltungen davon auszuführen.
Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Verfahren sind als vorteilhafte Ausführungen des Computerprogrammprodukts und der Vollbrückenschaltung anzusehen.
Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:

1 eine elektrischen Schalteinheit mit einer erfindungsgemäßen Vollbrückenschaltung und einer induktiven Last,
2 eine schematische Ansicht von Signalverläufen für eine Schaltfolge eines ersten und zweiten Halbleiterschaltelements der Vollbrückenschaltung von 1,
3 eine schematische Ansicht eines Spannungsverlaufs von einer an dem zweiten Halbleiterschaltelement anliegenden Spannung,
4 eine schematische Ansicht eines Spannungsverlaufs von einer an dem ersten Halbleiterschaltelement anliegenden Spannung,
5 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt,
6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt,
7 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt,
8 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt,
9 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt und
10 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Es sei zunächst auf 1 verwiesen, die eine elektrische Schalteinheit 10 mit einer Vollbrückenschaltung 12 und einer induktiven Last 14 zeigt. Die Vollbrückenschaltung 12 weist ein erstes Halbleiterschaltelement M1 und ein zweites Halbleiterschaltelement M2 auf. Die Vollbrückenschaltung 12 weist ferner einen ersten Schalter S1 und einen zweiten Schalter S2 auf, sowie eine zwischen den Brückenzweigen angeordnete induktive Last (dargestellt durch eine Spule L1 und einen Widerstand R1). Die induktive Last 14 kann dabei ein Motor, insbesondere ein Motor zum Antreiben eines Flügelelements wie eine Tür oder eine Heckklappe eines Fahrzeugs sein, oder kann eine andere induktive Last wie beispielsweise ein Magnetventil sein.
Das erste Halbleiterschaltelement M1 dient zum Versorgen der induktiven Last 14 mit einem ersten Versorgungsspannungspotenzial 16 und das zweite Halbleiterschaltelement M2 dient zum Versorgen der induktiven Last 14 mit einem zweiten Versorgungsspannungspotenzial 18, wobei das zweite Versorgungsspannungspotenzial 18 einen gegenüber dem ersten Versorgungsspannungspotenzial 16 geringeren Wert aufweist. Im konkreten Beispiel von 1 ist das erste Versorgungsspannungspotenzial beispielsweise eine Versorgungsspannung VS und ist das zweite Versorgungsspannungspotenzial 18 beispielsweise Ground (bzw. Masse) GND.
Die Halbleiterschaltelemente M1, M2 schalten eine Ausgangsspannung OUT entweder zur Versorgungsspannung VS oder nach Masse GND. Die Stromrichtung durch die induktive Last 14 wird dabei durch die Schalter S1, S2 definiert, wie es dem Fachmann bekannt ist. Im konkreten Beispiel von 1 ist die induktive Last 14 durch den zweiten Schalter S2 gegen Masse terminiert.
Wie ferner im konkreten Beispiel von 1 gezeigt ist, sind das erste Halbleiterschaltelement M1 und das zweite Halbleiterschaltelement M2 jeweils als Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (kurz MOSFETs) ausgebildet, die ihrerseits jeweils eine Substratdiode D1 bzw. D2 und einen Transistor T1 bzw. T2 aufweisen. In anderen Ausführungsbeispielen können die Halbleiterschaltelemente M1, M2 auch als Bipolar-Transistoren ausgebildet sein und können die Dioden D1, D2 als separate Bauteile ausgeführt sein.
Die elektrische Schalteinheit 10 weist ferner eine Steuereinrichtung 20 zum Steuern der Halbleiterschaltelemente M1, M2 auf. Die Steuereinrichtung 20 umfasst dabei eine Steuer- und Auswerteeinheit 22 sowie einen Komparator COMP-H für das erste Halbleiterschaltelement M1 und einen Komparator COMP-L für das zweite Halbleiterschaltelement M2. Die Steuereinrichtung 20 steuert die Halbleiterschaltelemente M1, M2 so, dass sich die Halbleiterschaltelemente M1, M2 niemals gleichzeitig im eingeschalteten Zustand befinden bzw. niemals gleichzeitig leitend sind.
Es sei nun auf 2 verwiesen, die eine schematische Ansicht von Signalverläufen für eine Schaltfolge der ersten und zweiten Halbleiterschaltelemente M1, M2 der Vollbrückenschaltung 12 von 1 zeigt.
Konkret zeigt 2 das Steuersignal G1 für das erste Halbleiterschaltelement M1 und das Steuersignal G2 für das zweite Halbleiterschaltelement M2. Während der Zeitintervalle t_CCP sind die beiden Steuersignale G1, G2 auf LOW, was bedeutet, dass in dieser Zeit beide Halbleiterschaltelemente M1, M2 ausgeschaltet sind bzw. sich im ausgeschalteten Zustand befinden.
Fließt nun bereits Strom durch die induktive Last 14, so fließt der Strom in der Phase, in der die beiden Halbleiterschaltelemente M1, M2 ausgeschaltet sind weiter über die Substratdioden D1, D2. Da im konkreten Beispiel die induktive Last 14 nach Masse terminiert ist (zweiter Schalter S2 ist im geschlossenen Zustand), fließt ein Strom in der Phase, in der beide Halbleiterschaltelemente M1, M2 ausgeschaltet sind, über die Substratdiode D2 des zweiten Halbleiterschaltelements M2. In dieser sogenannten passiven Freilaufphase sinkt somit die Ausgangsspannung OUT unterhalb des zweiten Versorgungsspannungspotenzials 18, das heißt im konkreten Fall unter GND. Dies ist in 2 schematisch durch den „Buckel“ 24 erkennbar.
Wechselt nun das erste Halbleiterschaltelement M1 vom ausgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand, indem beispielsweise das Steuersignal G1 auf HIGH wechselt, so steigt die Ausgangsspannung OUT auf den Wert VS. Aufgrund von systembedingten Vorgängen wechselt die Ausgangsspannung OUT jedoch nicht augenblicklich von unterhalb von GND zu VS. Stattdessen dauert es eine Zeit, bis die Ausgangsspannung OUT den Wert VS erreicht, wie es dem Fachmann bekannt ist. Erst wenn die Ausgangsspannung OUT den Wert VS erreicht hat, kann von einem sicheren „Durchschalten“ des ersten Halbleiterschaltelements M1 gesprochen werden. Die Phase des sicheren Durchschaltens des ersten Halbleiterschaltelements M1 ist schematisch durch den Pfeil 26 markiert.
Wird nun das erste Halbleiterschaltelement M1 wiederum ausgeschaltet, indem das Steuersignal G1 auf LOW wechselt, tritt im Wesentlichen der bereits beschriebene passive Freilauf am zweiten Halbleiterschaltelement M2 auf (dargestellt durch den „Buckel“ 27), sodass die Ausgangsspannung OUT wiederum auf einen Wert unterhalb von GND fällt.
Wenn im ausgeschalteten Zustand des ersten Halbleiterschaltelements M1 das zweite Halbleiterschaltelement M2 vom ausgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand wechselt (indem beispielsweise das Steuersignal G2 auf HIGH wechselt), so steigt die Ausgangsspannung OUT auf den Wert GND. Aufgrund der beschriebenen systembedingten Vorgänge dauert es wiederum eine bestimmte Zeit, bis die Ausgangsspannung OUT den Wert GND erreicht. Erst wenn die Ausgangsspannung OUT den Wert GND erreicht hat, kann wieder von einem sicheren „Durchschalten“ des zweiten Halbleiterschaltelements M2 gesprochen werden. Die Phase des sicheren Durchschaltens des zweiten Halbleiterschaltelements M2 ist schematisch durch den Pfeil 28 markiert.
Wenn anschließend das zweite Halbleiterschaltelement M2 ausgeschaltet wird, indem beispielsweise das Steuersignal G2 auf LOW wechselt, und in dieser Schaltphase die Spule L1 noch Energie im magnetischen Feld gespeichert hat, fällt die Ausgangsspannung OUT wiederum auf einen Wert unterhalb von GND. Das hat zur Folge, dass auch in dieser Schaltphase ein „Buckel“ (dargestellt durch den Pfeil 30) auftritt.
Um die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 zu ermitteln, wurde im Stand der Technik bislang ein Spannungsabfall über die Halbleiterschaltelemente M1, M2 während der sicheren Durchschaltphasen 26, 28 herangezogen. Allerdings hat sich gezeigt, dass die Bestimmung der sicheren Durchschaltphasen 26, 28 je nach Anwendungsfall nicht immer einwandfrei möglich ist. Insbesondere, wenn die Einschaltphase der Halbleiterschaltelemente M1, M2 sehr kurz werden, beispielsweise durch eine pulsweitenmodulierte Steuerung der induktiven Last 14, kann die sichere Durchschaltphase 26, 28 derart kurz werden, dass sie im Wesentlichen verschwindet. Würde in diesem Fall ein Kurzschluss auftreten, wäre dies mit dem bislang im Stand der Technik verwendeten Verfahren nicht detektierbar bzw. erkennbar.
Es sei nun auf 3 verwiesen, die eine schematische Ansicht eines Spannungsverlaufs von einer an dem zweiten Halbleiterschaltelement M2 anliegenden Spannung 40 zeigt.
Wie bereits in Zusammenhang mit 2 erwähnt wurde, fällt in dem Fall, in dem das erste Halbleiterschaltelement M1 von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt, die am zweiten Halbleiterschaltelement M2 anliegende Spannung 40 auf einen Wert unterhalb von GND. Dies ist durch die „Buckel“ 32-38 dargestellt.
Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 nicht anhand der Durchschaltphasen des ersten Halbleiterschaltelements M1 zu erkennen, sondern anhand der Buckel“ 32-38, das heißt anhand des passiven Freilaufs des zweiten Halbleiterschaltelements M2.
Konkret kann die Funktionstüchtigkeit dadurch erkannt werden, dass die am zweiten Halbleiterschaltelement M2 ermittelte Spannung 40 einen Wert von GND um einen vorgegebenen ersten Schwellwert 42 unterschreitet. Solange die ermittelte Spannung 40 um den ersten Schwellwert 42 unterhalb von GND liegt, kann davon ausgegangen werden, dass die elektrische Schalteinheit 10 funktionstüchtig ist. Würde die ermittelte Spannung 40 nicht um den ersten Schwellwert 42 unterhalb von GND fallen, dann könnte man nicht mehr von der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit ausgehen und müsste von einem Fehler oder Kurzschluss in der elektrischen Schalteinheit 10 ausgehen. Da der passive Freilauf („Buckel“ 32-38) auch dann auftritt, wenn die sichere Durchschaltphase des ersten Halbleiterschaltelements M1 sehr kurz ist bzw. unter Umständen sogar „verschwindet“, kann selbst für sehr kurze Durchschaltphasen des ersten Halbleiterschaltelements M1 die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 zuverlässig erkannt werden.
Die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass ein erster Zeitpunkt t1 ermittelt wird, an dem das erste Halbleiterschaltelement M1 von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt. Ferner kann ein zweiter Zeitpunkt t2 ermittelt werden, an dem die ermittelte Spannung 40 um den ersten Schwellwert 42 unterhalb von GND liegt. Wenn der zweite Zeitpunkt innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer Δt nach dem ersten Zeitpunkt auftritt, kann davon ausgegangen werden, dass die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 gegeben ist. Die vorbestimmte Zeitdauer Δt bzw. der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2 kann beispielsweise durch Erfahrungswerte oder Modellwerte abgeschätzt werden.
Um das Verfahren robuster zu machen, kann zudem eine erste Mindestzeitdauer 44 eingeführt werden, für die die ermittelte Spannung 40 um den ersten Schwellwert 42 unterhalb von GND liegen muss, ehe von einer Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 ausgegangen wird. Die erste Mindestzeitdauer 44 ermöglicht, dass auch kleinere Schwankungen der ermittelten Spannung 40 nicht gleich als Fehler in der elektrischen Schalteinheit 10 gewertet werden. Die erste Mindestzeitdauer 44 kann wiederum auf Erfahrungs- oder Modellwerten beruhen.
Wie ferner in 3 gezeigt ist, tritt beim darauffolgenden Schaltzyklus des ersten Halbleiterschaltelements M1 bzw. nach dem erneuten Ausschalten des ersten Halbleiterschaltelements M1 wieder der passive Freilauf des zweiten Halbleiterschaltelements M2 auf. Wenn auch in diesem passiven Freilauf die elektrische Schalteinheit 10 funktionstüchtig ist, dann fällt die ermittelte Spannung 40 am zweiten Halbleiterschaltelement M2 erneut auf einen Wert, der um den ersten Schwellwert 42 unterhalb von GND liegt. Es kann daher ein dritter Zeitpunkt t3 ermittelt werden, an dem im darauffolgenden Schaltzyklus bzw. nach einem darauffolgenden erneuten Ausschalten des ersten Halbleiterschaltelements M1 die ermittelte Spannung 40 um den ersten Schwellwert 42 unterhalb von GND fällt. Wenn nun der dritte Zeitpunkt t3 innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer Δt2 nach dem zweiten Zeitpunkt t2 auftritt, kann davon ausgegangen werden, dass die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 gegeben ist. Diese Variante des Erkennens der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 ist besonders dann vorteilhaft, wenn die induktive Last 14 mittels eines pulsweitenmodulierten Signals angesteuert wird. Die vorbestimmte Zeitdauer Δt2 kann dann nämlich in Abhängigkeit von einer Periodendauer des pulsweitenmodulierten Signals gewählt werden. Wenn der dritte Zeitpunkt t3 nicht innerhalb eines periodendauerabhängigen Zeitintervalls (beispielsweise Periodendauer * 110%) nach dem zweiten Zeitpunkt t2 auftritt, kann davon ausgegangen werden, dass die elektrische Schalteinheit 10 nicht mehr funktionstüchtig ist und stattdessen ein Fehler oder Kurzschluss in der elektrischen Schalteinheit 10 aufgetreten ist.
Die Zeitpunkte t1, t2 und t3 können mittels eines Triggersignals bereitgestellt werden, sodass die Berechnung der Zeitdauern Δt1 und Δt2 wenig Rechenaufwand benötigt.
Es sei nun auf 4 verwiesen, die eine schematische Ansicht eines Spannungsverlaufs von einer an dem ersten Halbleiterschaltelement M1 anliegenden Spannung 46 zeigt.
Wie zu erkennen ist, steigt im Fall eines Wechsels des zweiten Halbleiterschaltelements M2 vom eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand die am ersten Halbleiterschaltelement M1 anliegende Spannung 46 auf einen Wert oberhalb von VS. Dies ist wiederum durch die „Buckel“ 48-54 dargestellt.
Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, dass auch für einen solchen Fall die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 nicht anhand der sicheren Durchschaltphasen des zweiten Halbleiterschaltelements M2, sondern anhand der Buckel“ 48-54, das heißt anhand des passiven Freilaufs des ersten Halbleiterschaltelements M1, erkannt wird.
Konkret kann die Funktionstüchtigkeit dadurch erkannt werden, dass die am ersten Halbleiterschaltelement M1 ermittelte Spannung 46 einen Wert von VS um einen vorgegebenen zweiten Schwellwert 56 überschreitet. Solange die ermittelte Spannung 46 um den zweiten Schwellwert 56 oberhalb von VS liegt, kann davon ausgegangen werden, dass die elektrische Schalteinheit 10 funktionstüchtig ist. Wenn die ermittelte Spannung 46 nicht um den zweiten Schwellwert 56 oberhalb von VS liegt, dann kann man nicht mehr von der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 ausgehen und müsste man stattdessen von einem Fehler oder Kurzschluss in der elektrischen Schalteinheit 10 ausgehen. Da der passive Freilauf („Buckel“ 48-54) auch dann auftritt, wenn die sichere Durchschaltphase des zweiten Halbleiterschaltelements M2 sehr kurz ist bzw. unter Umständen sogar „verschwindet“, kann selbst für sehr kurze Durchschaltphasen des zweiten Halbleiterschaltelements M2 die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 zuverlässig erkannt werden.
Die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass wieder ein erster Zeitpunkt t1 ermittelt wird, an dem das zweite Halbleiterschaltelement M2 von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt. Ferner kann ein zweiter Zeitpunkt t2 ermittelt werden, an dem die ermittelte Spannung 46 um den zweiten Schwellwert 56 oberhalb von VS liegt. Wenn der zweite Zeitpunkt innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer Δt nach dem ersten Zeitpunkt auftritt, kann davon ausgegangen werden, dass die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 gegeben ist. Die vorbestimmte Zeitdauer Δt bzw. der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2 kann beispielsweise wieder durch Erfahrungswerte oder Modellwerte abgeschätzt werden.
Um das Verfahren robuster zu machen, kann zudem eine zweite Mindestzeitdauer 58 eingeführt werden, für die die ermittelte Spannung 46 um den zweiten Schwellwert 56 oberhalb von VS liegen muss, ehe von einer Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 ausgegangen wird. Wie die erste Mindestzeitdauer 44 ermöglicht auch die zweite Mindestzeitdauer 58, dass kleinere Schwankungen der ermittelten Spannung 46 nicht gleich als Fehler in der elektrischen Schalteinheit 10 gewertet werden. Auch die zweite Mindestzeitdauer 58 kann auf Erfahrungs- oder Modellwerten beruhen.
Wie ferner in 4 gezeigt ist, tritt beim darauffolgenden Schaltzyklus des zweiten Halbleiterschaltelements M2 bzw. nach dem erneuten Ausschalten des zweiten Halbleiterschaltelements M2 wiederum der passive Freilauf des ersten Halbleiterschaltelements M1 auf. Wenn auch in diesem passiven Freilauf die elektrische Schalteinheit 10 funktionstüchtig ist, dann steigt die ermittelte Spannung 46 am ersten Halbleiterschaltelement M1 auf einen Wert, der um den zweiten Schwellwert 56 oberhalb von VS liegt. Es kann daher ein dritter Zeitpunkt t3 ermittelt werden, an dem im darauffolgenden Schaltzyklus bzw. nach einem darauffolgenden erneuten Ausschalten des zweiten Halbleiterschaltelements M2 die ermittelte Spannung 46 um den zweiten Schwellwert 56 oberhalb von VS liegt. Wenn nun der dritte Zeitpunkt t3 innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer Δt2 nach dem zweiten Zeitpunkt t2 auftritt, kann davon ausgegangen werden, dass die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 gegeben ist. Wie auch im Fall von 3 ist diese Variante des Erkennens der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 besonders dann vorteilhaft, wenn die induktive Last 14 mittels eines pulsweitenmodulierten Signals angesteuert wird. Die vorbestimmte Zeitdauer Δt2 kann dann in Abhängigkeit von einer Periodendauer des pulsweitenmodulierten Signals gewählt werden. Wenn der dritte Zeitpunkt t3 nicht innerhalb eines periodendauerabhängigen Zeitintervalls (beispielsweise Periodendauer * 110%) nach dem zweiten Zeitpunkt t2 auftritt, kann davon ausgegangen werden, dass die elektrische Schalteinheit 10 nicht mehr funktionstüchtig ist und stattdessen ein Fehler in der elektrischen Schalteinheit 10 aufgetreten ist.
Die Zeitpunkte t1, t2 und t3 können wie im Fall von 3 mittels eines Triggersignals bereitgestellt werden, sodass die Berechnung der Zeitdauern Δt1 und Δt2 wenig Rechenaufwand benötigt.
Es sei nun auf 5 verwiesen, die eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt. Bei dem Verfahren gemäß 5 wird die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 anhand der passiven Freilaufphase des zweiten Halbleiterschaltelements M2 erkannt. Das Verfahren gemäß 5 berücksichtigt daher einen Spannungsverlauf wie er beispielsweise in 3 gezeigt ist. Im Folgenden werden die einzelnen Schritte des Verfahrens in Zusammenhang mit 1 bis 3 näher beschrieben.
Das Verfahren beginnt mit dem Start bei Schritt 500. Im darauffolgenden Schritt 502 wird ermittelt, dass das erste Halbleiterschaltelement M1 von einem eingeschalteten Zustand in einen ausgeschalteten Zustand wechselt. Im darauffolgenden Schritt 504 wird eine an dem zweiten Halbleiterschaltelement M2 anliegende Spannung (beispielsweise Spannung 40 von 3) ermittelt. Im darauffolgenden Schritt 506 wird die ermittelte Spannung 40 mit einem vorgegebenen ersten Schwellwert (beispielsweise Schwellwert 42 von 3) verglichen. Der Vergleich erfolgt beispielsweise mit dem Komparator COMP-L (siehe 1). Im darauffolgenden Schritt 508 wird dann die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 erkannt, wenn die ermittelte Spannung 40 um den ersten Schwellwert 42 unterhalb des zweiten Versorgungsspannungspotenzials 18 (im konkreten Beispiel GND) liegt.
Würde im Schritt 508 die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 erkannt werden, dann würde in einem Schritt 510 das erneute Einschalten des ersten Halbleiterschaltelements M1 erlaubt werden, sodass das Verfahren wiederum zurück zum Schritt 502 springt, bei dem erneut ermittelt wird, ob das erste Halbleiterschaltelement M1 wiederum von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt. Für den Fall, dass das erste Halbleiterschaltelement M1 erneut in den ausgeschalteten Zustand wechselt, werden die bereits beschriebenen Schritte 504 bis 508 erneut durchlaufen, bis die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 nicht mehr erkannt wird. In diesem Fall springt das Verfahren zum Schritt 512, bei dem das Verfahren einen Fehler feststellt und/oder ausgibt bzw. endet.
Es sei nun auf 6 verwiesen, die eine Ausführungsform des Verfahrens von 5 zeigt. Das Verfahren gemäß 6 weist ebenso wie das Verfahren gemäß 5 die Schritte 500 bis 512 auf. Im Gegensatz zum Verfahren gemäß 5 wird jedoch im Verfahren gemäß 6 die Funktionstüchtigkeit (Schritt 508) mittels der nun folgenden Schritte erkannt. Zunächst wird in einem Schritt 602 ein erster Zeitpunkt (beispielsweise Zeitpunkt t1 von 3) ermittelt, an dem das erste Halbleiterschaltelement M1 von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt. Anschließend wird im Schritt 602 ein zweiter Zeitpunkt (beispielsweise Zeitpunkt t2 von 3) ermittelt, an dem die ermittelte Spannung 40 das zweite Versorgungsspannungspotenzial 18 (im konkreten Beispiel GND) um den ersten Schwellwert 42 unterschreitet. Danach wird im Schritt 604 die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 erkannt, wenn der zweite Zeitpunkt t2 innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer (beispielsweise Zeitdauer Δt von 3) nach dem ersten Zeitpunkt t1 auftritt. In dieser Ausführungsform kann die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 durch einen einfachen zeitlichen Vergleich zweier Zeitpunkte t1, t2 erkannt bzw. festgestellt werden. Würde dann der zweite Zeitpunkt t2 innerhalb der Zeitdauer Δt nach dem ersten Zeitpunkt t1 auftreten, dann würde das Verfahren die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 bejahen und zu Schritt 510 springen. Im anderen Fall würde das Verfahren zum Schritt 512 springen.
Es sei nun auf 7 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform des Verfahrens gemäß 5 zeigt. Das Verfahren gemäß 7 weist wiederum die Schritte 500 bis 506 sowie die Schritte 510 und 512 auf. Im Verfahren gemäß 7 wird die Funktionstüchtigkeit in einem Schritt 700 jedoch nicht nur anhand der Tatsache erkannt, dass die ermittelte Spannung 40 das zweite Versorgungsspannungspotenzial 18 (im konkreten Beispiel GND) um den ersten Schwellwert 42 unterschreitet. Sondern es muss zudem gewährleistet sein, dass die ermittelte Spannung 40 das zweite Versorgungsspannungspotenzial 18 um den ersten Schwellwert 42 für eine vorbestimmte erste Mindestzeitdauer (beispielsweise Mindestzeitdauer 44 von 3) unterschreitet. Wie erwähnt, erhöht die Mindestzeitdauer 44 die Robustheit des Verfahrens.
Wird nun im Schritt 700 die Funktionstüchtigkeit erkannt, dann springt das Verfahren zum Schritt 510. Im anderen Fall springt das Verfahren zum Schritt 512, bei dem ein Fehler festgestellt und/oder ausgegeben wird bzw. das Verfahren beendet wird.
Selbstverständlich ist es möglich, die Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der 5 bis 7 in beliebiger Weise miteinander zu kombinieren.
Es sei nun auf 8 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt. Im Gegensatz zu den Verfahren gemäß 5 bis 7, wird bei dem Verfahren gemäß 8 die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 anhand der passiven Freilaufphase des ersten Halbleiterschaltelements M1 erkannt. Das Verfahren gemäß 8 berücksichtigt daher einen Spannungsverlauf wie er beispielsweise in 4 gezeigt ist. Im Folgenden werden die einzelnen Schritte des Verfahrens in Zusammenhang mit 1 bis 2 und 4 näher beschrieben.
Das Verfahren beginnt mit dem Start bei Schritt 800. Im darauffolgenden Schritt 802 wird ermittelt, dass das zweite Halbleiterschaltelement M2 von einem eingeschalteten Zustand in einen ausgeschalteten Zustand wechselt. Im darauffolgenden Schritt 804 wird eine an dem ersten Halbleiterschaltelement M1 anliegende Spannung (beispielsweise Spannung 46 von 4) ermittelt. Im darauffolgenden Schritt 806 wird die ermittelte Spannung 46 mit einem vorgegebenen zweiten Schwellwert (beispielsweise Schwellwert 56 von 4) verglichen. Der Vergleich erfolgt beispielsweise mit dem Komparator COMP-H (siehe 1). Im darauffolgenden Schritt 808 wird die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 erkannt, wenn die ermittelte Spannung 46 um den zweiten Schwellwert 56 oberhalb des ersten Versorgungsspannungspotenzials 16 (im konkreten Beispiel VS) liegt.
Würde im Schritt 808 die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 erkannt werden, dann würde in einem Schritt 810 das erneute Einschalten des zweiten Halbleiterschaltelements M2 erlaubt werden, sodass das Verfahren wiederum zurück zum Schritt 802 springt, bei dem erneut ermittelt wird, ob das zweite Halbleiterschaltelement M2 wiederum von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt. Für den Fall, dass das zweite Halbleiterschaltelement M2 erneut in den ausgeschalteten Zustand wechselt, werden die bereits beschriebenen Schritte 804 bis 808 erneut durchlaufen, bis die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 nicht mehr erkannt wird. In diesem Fall springt das Verfahren zum Schritt 812, bei dem das Verfahren einen Fehler feststellt und/oder ausgibt bzw. endet.
Es sei nun auf 9 verwiesen, die eine Ausführungsform des Verfahrens von 8 zeigt. Das Verfahren gemäß 9 weist ebenso wie das Verfahren gemäß 8 die Schritte 800 bis 812 auf. Im Gegensatz zum Verfahren gemäß 8 wird jedoch im Verfahren gemäß 9 die Funktionstüchtigkeit (Schritt 808) mittels der nun folgenden Schritte erkannt. Zunächst wird in einem Schritt 900 ein erster Zeitpunkt (beispielsweise Zeitpunkt t1 von 4) ermittelt, an dem das zweite Halbleiterschaltelement M2 von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt. Anschließend wird im Schritt 902 ein zweiter Zeitpunkt (beispielsweise Zeitpunkt t2 von 4) ermittelt, an dem die ermittelte Spannung 46 das erste Versorgungsspannungspotenzial 16 (im konkreten Beispiel VS) um den zweiten Schwellwert 56 überschreitet. Danach wird im Schritt 904 die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 erkannt, wenn der zweite Zeitpunkt t2 innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer (beispielsweise Zeitdauer Δt von 4) nach dem ersten Zeitpunkt t1 auftritt. In dieser Ausführungsform kann die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 durch einen einfachen zeitlichen Vergleich zweier Zeitpunkte t1, t2 erkannt bzw. festgestellt werden. Würde dann der zweite Zeitpunkt t2 innerhalb der Zeitdauer Δt nach dem ersten Zeitpunkt t1 auftreten, dann würde das Verfahren die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 bejahen und zu Schritt 810 springen. Im anderen Fall würde das Verfahren zum Schritt 812 springen.
Es sei nun auf 10 verwiesen, die eine weitere Ausführungsform des Verfahrens gemäß 8 zeigt. Das Verfahren gemäß 10 weist wiederum die Schritte 800 bis 806 sowie die Schritte 810 und 812 auf. Im Verfahren gemäß 10 wird die Funktionstüchtigkeit in einem Schritt 1000 jedoch nicht nur anhand der Tatsache erkannt, dass die ermittelte Spannung 46 das erste Versorgungsspannungspotenzial 16 (im konkreten Beispiel VS) um den zweiten Schwellwert 56 überschreitet. Sondern es muss zudem gewährleistet sein, dass die ermittelte Spannung 46 das erste Versorgungsspannungspotenzial 16 um den zweiten Schwellwert 56 für eine vorbestimmte zweite Mindestzeitdauer (beispielsweise Mindestzeitdauer 58 von 4) überschreitet. Wie erwähnt, erhöht die Mindestzeitdauer 58 die Robustheit des Verfahrens.
Wird nun im Schritt 1000 die Funktionstüchtigkeit erkannt, dann springt das Verfahren zum Schritt 810. Im anderen Fall springt das Verfahren zum Schritt 812, bei dem ein Fehler festgestellt und/oder ausgegeben wird bzw. das Verfahren beendet wird.
Selbstverständlich ist es möglich, die Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der 8 bis 10 in beliebiger Weise miteinander zu kombinieren.
Auch ist es möglich, die Verfahren gemäß 5 bis 7 mit den Verfahren gemäß 8 bis 10 in geeigneter Weise zu kombinieren, sodass das entsprechende Verfahren (gemäß 5 bis 7 oder gemäß 8 bis 10) immer dann angewandt wird, wenn das entsprechende erste bzw. zweite Halbleiterschaltelement M1, M2 vom eingeschalteten in den ausgeschalteten Zustand wechselt.
Die Steuereinrichtung 20 ist dabei dazu ausgebildet, die Schritte der Verfahren gemäß 5 bis 10 durchzuführen. Die Verfahren gemäß 5 bis 10 können beispielsweise als Computerprogrammprodukt auf der Steuereinrichtung 20 ausgeführt werden.
Darüber hinaus können die hier in Zusammenhang mit 5 bis 10 offenbarten Verfahren mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Erkennen der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit 10 kombiniert werden. Beispielsweise könnte bei ausreichend langen Einschaltphasen der Halbleiterschaltelemente M1, M2 die Erkennung der Funktionstüchtigkeit auf Basis der aus dem Stand der Technik bekannten Überwachung der sicheren Durchschaltphase erfolgen und könnte bei vergleichsweise kurzen Einschaltphasen die Erkennung der Funktionstüchtigkeit auf Basis der erfindungsgemäßen Verfahren, das heißt auf Basis der Überwachung der passiven Freilaufphase, erfolgen. Auch ist es möglich, die erfindungsgemäße Überwachung der passiven Freilaufphase als zusätzliche Absicherung zur Überwachung der sicheren Durchschaltphase, insbesondere bei vergleichsweise kurzen Einschaltphasen der Halbleiterschaltelemente M1, M2, vorzusehen.

Claims

Verfahren zum Erkennen einer Funktionstüchtigkeit einer elektrischen Schalteinheit (10), die eine Vollbrückenschaltung (12) und eine mittels der Vollbrückenschaltung (12) betriebene induktive Last (14) aufweist, wobei die Vollbrückenschaltung (12) ein erstes Halbleiterschaltelement (M1) zum Versorgen der induktiven Last (14) mit einem ersten Versorgungsspannungspotential (16) und ein zweites Halbleiterschaltelement (M2) zum Versorgen der induktiven Last (14) mit einem zweiten Versorgungsspannungspotential (18), das einen gegenüber dem ersten Versorgungsspannungspotential (16) geringeren Wert aufweist, umfasst, wobei das erste Halbleiterschaltelement (M1) und das zweite Halbleiterschaltelement (M2) jeweils eine Diode (D1, D2) aufweisen und wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - Ermitteln, dass das erste Halbleiterschaltelement (M1) von einem eingeschalteten Zustand in einen ausgeschalteten Zustand wechselt, - Ermitteln einer an dem zweiten Halbleiterschaltelement (M2) anliegenden Spannung (40), - Vergleichen der ermittelten Spannung (40) mit einem vorgegebenen ersten Schwellwert (42) und - Erkennen, dass, wenn die ermittelte Spannung (40) an dem zweiten Halbleiterschaltelement (M2) das zweite Versorgungsspannungspotential (18) um den vorgegebenen ersten Schwellwert (42) unterschreitet, die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit (10) gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erkennens der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit (10) ferner die folgenden Schritte aufweist: - Ermitteln eines ersten Zeitpunkts (t1), an dem das erste Halbleiterschaltelement (M1) von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt, - Ermitteln eines zweiten Zeitpunkts (t2), an dem die ermittelte Spannung (40) an dem zweiten Halbleiterschaltelement (M2) das zweite Versorgungsspannungspotential (18) um den ersten Schwellwert (42) unterschreitet, und - Erkennen der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit (10), wenn der zweite Zeitpunkt (t2) innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer (Δt) nach dem ersten Zeitpunkt (t1) auftritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit (10) nur dann erkannt wird, wenn die ermittelte Spannung (40) an dem zweiten Halbleiterschaltelement (M2) das zweite Versorgungsspannungspotential (18) um den ersten Schwellwert (42) für eine vorbestimme erste Mindestzeitdauer (44) unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit dem Schritt: - Erlauben eines erneuten Einschaltens des ersten Halbleiterschaltelements (M1), wenn die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit (10) erkannt wurde.
Verfahren zum Erkennen einer Funktionstüchtigkeit einer elektrischen Schalteinheit (10), die eine Vollbrückenschaltung (12) und eine mittels der Vollbrückenschaltung (12) betriebene induktive Last (14) aufweist, wobei die Vollbrückenschaltung (12) ein erstes Halbleiterschaltelement (M1) zum Versorgen der induktiven Last (14) mit einem ersten Versorgungsspannungspotential (16) und ein zweites Halbleiterschaltelement (M2) zum Versorgen der induktiven Last (14) mit einem zweiten Versorgungsspannungspotential (18), das einen gegenüber dem ersten Versorgungsspannungspotential (16) geringeren Wert aufweist, umfasst, wobei das erste Halbleiterschaltelement (M1) und das zweite Halbleiterschaltelement (M2) jeweils eine Diode (D1, D2) aufweisen und wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - Ermitteln, dass das zweite Halbleiterschaltelement (M2) von einem eingeschalteten Zustand in einen ausgeschalteten Zustand wechselt, - Ermitteln einer an dem ersten Halbleiterschaltelement (M1) anliegenden Spannung (46), - Vergleichen der ermittelten Spannung (46) mit einem vorgegebenen zweiten Schwellwert (56) und - Erkennen, dass, wenn die ermittelte Spannung (46) an dem ersten Halbleiterschaltelement (M1) das erste Versorgungsspannungspotential (16) um den vorgegebenen zweiten Schwellwert (56) überschreitet, die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit (10) gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Erkennens der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit (10) ferner die folgenden Schritte aufweist: - Ermitteln eines ersten Zeitpunkts (t1), an dem das zweite Halbleiterschaltelement (M2) von dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt, - Ermitteln eines zweiten Zeitpunkts (t2), an dem die ermittelte Spannung (46) an dem ersten Halbleiterschaltelement (M1) das erste Versorgungsspannungspotential (16) um den zweiten Schwellwert (56) überschreitet, und - Erkennen der Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit (10), wenn der zweite Zeitpunkt (t2) innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer (Δt) nach dem ersten Zeitpunkt (t1) auftritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit (10) nur dann erkannt wird, wenn die ermittelte Spannung (46) an dem ersten Halbleiterschaltelement (M1) das erste Versorgungsspannungspotential (16) um den zweiten Schwellwert (56) für eine vorbestimme zweite Mindestzeitdauer (58) überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner mit dem Schritt: - Erlauben eines erneuten Einschaltens des zweiten Halbleiterschaltelements (M2), wenn die Funktionstüchtigkeit der elektrischen Schalteinheit (10) erkannt wurde.
Computerprogrammprodukt mit zumindest einem computerlesbaren Speichermedium mit darauf gespeicherten, von einem Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen, wobei die von einem Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen dazu ausgebildet sind, ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Vollbrückenschaltung (12) zum Betreiben einer induktiven Last (14), aufweisend: - ein erstes Halbleiterschaltelement (M1) zum Versorgen der induktiven Last (14) mit einem ersten Versorgungsspannungspotential (16), - ein zweites Halbleiterschaltelement (M2) zum Versorgen der induktiven Last (14) mit einem zweiten Versorgungsspannungspotential (18), wobei das zweite Versorgungsspannungspotential (18) einen gegenüber dem ersten Versorgungsspannungspotential (16) geringeren Wert aufweist und wobei das erste Halbleiterschaltelement (M1) und das zweite Halbleiterschaltelement (M2) jeweils eine Diode (D1, D2) aufweisen, und - eine Steuereinrichtung (20), die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.