DE102020124902A1

DE102020124902A1 - Ansteuerung einer Haltebremse

Info

Publication number: DE102020124902A1
Application number: DE102020124902.0A
Authority: DE
Inventors: Franz Stubenrauch; Chrisitan Brendel
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-03-24

Abstract

Beschrieben werden eine Ansteuerschaltung für eine Haltebremse (200) sowie ein Ansteuerverfahren. Die Haltebremse (200) weist eine Spule (202) auf, die über eine Eingangsleitung (210) und über eine Ausgangsleitung (220) an die Ansteuerschaltung angeschlossen ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen High-Side-Leistungshalbleiterschalter (110) mit einem ersten Leistungssignalanschluss (111), der an einen Versorgungsanschluss (199) angeschlossen ist, einem zweiten Leistungssignalanschluss (112), der einerseits an die Eingangsleitung (210) und andererseits über einen ersten Pull-Up-Widerstand (131) an den Versorgungsanschluss (199) angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss (113), dem ein High-Side-Steuersignal (SBC.B) zugeführt ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen Low-Side-Leistungshalbleiterschalter (120) mit einem ersten Leistungssignalanschluss (121), der einerseits an die Ausgangsleitung (220) und andererseits über einen zweiten Pull-Up-Widerstand (143) an den Versorgungsanschluss (199) angeschlossen ist, einem zweiten Leistungssignalanschluss (122), der an einen Masseanschluss (198) angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss (123), dem ein Low-Side-Steuersignal (SBC.A) zugeführt ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen High-Side-Widerstandsteiler (132, 133), der ein High-Side-Messsignal (MB) bereitstellt, und der einerseits an den zweiten Leistungssignalanschluss (112) des High-Side-Leistungshalbleiterschalters (110) und andererseits an den Masseanschluss (199) angeschlossen ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen Low-Side-Widerstandsteiler (141, 142), der ein Low-Side-Messsignal (MA) bereitstellt, und der einerseits an den ersten Leistungssignalanschluss (121) des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters (120) und andererseits an den Masseanschluss (199) angeschlossen ist.

Description

Diese Schrift betrifft Ausführungsformen einer Ansteuerschaltung für eine Haltebremse (z.B. einer Werkzeugmaschine) sowie Ausführungsformen eines Ansteuerverfahrens für eine Haltebremse. Insbesondere betrifft diese Schrift Ausführungsformen eines Ansteuerverfahrens für eine Haltebremse einer Werkzeugmaschine zur Fehlerdetektion und Fehlerhandhabung.
Haltebremsen werden z.B. eingesetzt, um hängende Achsen festzuhalten, damit diese sich im stromlosen Zustand nicht durch die Schwerkraft oder sonstige Krafteinwirkungen in ungesteuerte Bewegung setzen und schlimmstenfalls Personenschäden verursachen.
Eine beispielhafte Haltebremse besteht u.a. aus einem Elektromagneten, einer mechanischen Feder und einem Bremsmedium. Im stromlosen Zustand, also dann, wenn eine entsprechende Ansteuerschaltung keinen Strom bereitstellt, ist die Haltebremse eingefallen, weil die Federkraft zu einer Bremswirkung des Bremsmediums führt. Zum Lösen der Haltebremse wird eine Spule eines Elektromagneten bestromt, wobei die elektromagnetische Kraft gegen die Federkraft wirkt.
Diese üblicherweise mechanisch ausgebildeten Haltebremsen werden leistungselektronisch betrieben. Im stromlosen Zustand, also dann, wenn die entsprechende Ansteuerschaltung keinen Strom bereitstellt, ist die Haltebremse eingefallen. Zum Lösen der Haltebremse bestromt die Ansteuerschaltung z.B. eine Spule eines Elektromagneten. Eine Ansteuerschaltung weist dazu z.B. zwei Leistungshalbleiterschalter auf, zwischen denen die Spule zum Öffnen der Haltebremse seriell geschaltet ist. Zum Lösen der Haltebremse (hier auch einfach als „Bremse“ bezeichnet) müssen beide Leistungshalbleiterschalter eingeschaltet sein.
Eine Ansteuerschaltung mit zwei Leistungshalbleiterschaltern ist z.B. aus der DE 10 2013 109 597 B4 bekannt (s. bspw. 1, Leistungshalbleiterschalter 21 und 22, Spule 7a der Bremse 7). Dort wird überprüft, ob die beiden Schalter, die zum Bestromen der Spule der Bremse eingesetzt werden, einem Kurzschluss ausgesetzt sind.
Gemäß der Lehre der DE 10 2013 010 406 B4 wird die Haltebremse überprüft, indem ein kurzes Moment auf die Achse gegeben wird. Im Falle einer intakten Haltebremse erfolgt auf das Moment hin keine Bewegung der Achse. Anderenfalls wird ein Alarmsignal ausgelöst.
Eine Ansteuerschaltung ist weiter aus der DE 10 2015 005 198 B4 bekannt, (s. dort bspw. 2, Leistungshalbleiterschalter Tr1 und Tr2, sowie Bremse B). Die Ansteuerschaltung arbeitet mit Testpulsen für die Leistungshalbleiterschalter und einer Detektionseinheit D, die feststellen kann, ob die Bremse bestromt wird oder nicht. Bleibt die erwartete Antwort der Detektionseinheit auf die Testpulse aus, wird ein Fehler erkannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hinsichtlich der Funktionsüberprüfbarkeit und Fehlersicherheit verbesserte Ansteuerung für eine Haltebremse vorzuschlagen.
Hiervon ausgehend werden die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Merkmale einiger Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Merkmale der Unteransprüche können miteinander zur Ausbildung weiterer Ausführungsformen kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Ansteuerschaltung für eine Haltebremse (z.B. einer Werkzeugmaschine) vorgeschlagen. Die Haltebremse weist eine Spule auf, die über eine Eingangsleitung und über eine Ausgangsleitung an die Ansteuerschaltung angeschlossen ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen High-Side-Leistungshalbleiterschalter mit einem ersten Leistungssignalanschluss, der an einen Versorgungsanschluss angeschlossen ist, einem zweiten Leistungssignalanschluss, der einerseits an die Eingangsleitung und andererseits über einen ersten Pull-Up-Widerstand an den Versorgungsanschluss angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss, dem ein High-Side-Steuersignal zugeführt ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen Low-Side-Leistungshalbleiterschalter mit einem ersten Leistungssignalanschluss, der einerseits an die Ausgangsleitung und andererseits über einen zweiten Pull-Up-Widerstand an den Versorgungsanschluss angeschlossen ist, einem zweiten Leistungssignalanschluss, der an einen Masseanschluss angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss, dem ein Low-Side-Steuersignal zugeführt ist. Die Ansteuerschaltung umfasst einen High-Side-Widerstandsteiler, der ein High-Side-Messsignal bereitstellt, und der einerseits an den zweiten Leistungssignalanschluss des High-Side-Leistungshalbleiterschalters und andererseits an den Masseanschluss angeschlossen ist. Die Ansteuerschaltung umfasst weiter einen Low-Side-Widerstandsteiler, der ein Low-Side-Messsignal bereitstellt, und der einerseits an den ersten Leistungssignalanschluss des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters und andererseits an den Masseanschluss angeschlossen ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Ansteuerverfahren für eine Haltebremse (z.B. einer Werkzeugmaschine) mittels einer Ansteuerschaltung des ersten Aspektes vorgeschlagen. Das Ansteuerverfahren umfasst das Erzeugen des Low-Side-Steuersignals und/oder des High-Side-Steuersignals in Abhängigkeit von mindestens einem des High-Side-Messsignals und des Low-Side-Messsignals.
Nachstehend wird auf beide vorstehend genannten Aspekte Bezug genommen werden.
Typischerweise soll zyklisch geprüft werden, ob die Haltebremse funktionsfähig ist. Die Haltbremse kann die Haltbremse einer Werkzeugmaschine sein.
Die Funktionsfähigkeit der Bremse kann dadurch beeinträchtigt sein, dass zwischen Eingangsleitung und Ausgangsleitung ein Kurzschluss besteht, bzw. die Eingangsleitung und/oder die Ausgangsleitung mit Masse oder Versorgungsspannung kurzgeschlossen ist, oder durch einen Bruch in der Eingangsleitung und/oder der Ausgangsleitung. Derartige Störungen, also Kurzschluss und Leitungsbruch, sollen schnell erkannt werden, um entsprechende Reaktionen einleiten zu können.
Die Haltebremse wird bestromt und damit gelöst, indem sowohl der High-Side-Leistungshalbleiterschalter als auch der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter geschlossen (eingeschaltet) sind. Nur dann kann ein Strom durch die Eingangsleitung, die Spule und die Ausgangsleitung fließen. Wird einer der beiden oder werden beide Leistungshalbleiterschalter dauerhaft geöffnet (ausgeschaltet), so wird der Stromfluss durch die Spule unterbrochen und damit die Haltebremse betätigt.
High-Side-Leistungshalbleiterschalter als auch Low-Side-Leistungshalbleiterschalter können zum Beispiel (je nach Spannungs- bzw. Stromklasse) als jeweiliger IGBT oder MOSFET ausgebildet sein. Selbstverständlich kann zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit und/oder Spannungsfestigkeit der High-Side-Leistungshalbleiterschalter bzw. der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter als Serien-und/oder Parallelschaltung mehrerer Leistungshableiterschalter ausgebildet sein, die gleichzeitig angesteuert werden.
Die Werte der von den Widerstandsteilern bereitgestellten Messsignale hängen zum einen von den Schaltzuständen der Leistungshalbleiterschalter ab, und zum anderen von dem Vorhandensein eines Fehlers (Kurzschluss oder Leitungsbruch).
Bei einer Ausführungsform der Ansteuerschaltung sind die beiden Pull-Up-Widerstände unterschiedlich dimensioniert. Z.B. ist der zweite Pull-Up-Widerstand ca. 3 bis 4 mal so hochohmig wie der erste Pull-Up-Widerstand. Die unterschiedliche Dimensionierung ermöglicht es, dass die relevanten Schaltzustände der Leistungshalbleiterschalter zu eineindeutig messbaren Spannungswerten der Messsignale führen.
Die beiden Widerstandsteiler weisen z.B. jeweils zwei ohmsche Widerstände auf, die entsprechend der Pull-Up-Widerstände dimensioniert sein können. Das Messsignal wird z.B. an einem jeweiligen Mittelpunkt, an dem beide Widerstände angeschlossen sind, abgegriffen und über entsprechende Messleitungen zunächst einem jeweiligen Analog-Digital-Wandler und sodann einer Auswertelogik der Ansteuerschaltung zugeführt.
Der High-Side-Widerstandsteiler und der Low-Side-Widerstandsteiler sind bei einer Ausführungsform jeweils ausgebildet, das High-Side-Messsignal bzw. das Low-Side-Messsignal in einem begrenzten Spannungsbereich von beispielsweise 0 V bis 1 V auszugeben.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ansteuerschaltung eine Low-Side-Messleitung, über die das Low-Side-Messsignal bereitgestellt wird, und eine High-Side-Messleitung, über die das High-Side-Messsignal bereitgestellt wird. Die Low-Side-Messleitung und die High-Side-Messleitung sind z.B. über eine jeweilige erste Schottky-Diode an den Masseanschluss und über eine jeweilige zweite Schottky-Diode an einen Spannungsanschluss angeschlossen sind. Auf diese Weise kann die Spannung des jeweiligen Messsignals auf den Wert der Spannung des Spannungsanschlusses sicher begrenzt werden, was Analog-Digital-(AD-)-Wandler vor Überspannungen schützt. Diese können beispielsweise durch externe Störeinkopplungen auf die Bremsleitungen oder durch Induktionsspannungen beim Abschalten einer bestromten Bremse auftreten..
Weiter sind die Low-Side-Messleitung und die High-Side-Messleitung bei einer Ausführungsform über einen jeweiligen Filterkondensator an den Masseanschluss angeschlossen. In Zusammenwirkung mit den Widerstandsteilern wird eine Tiefpassfilterung erzielt, sodass der Einfluss hochfrequenter Störungen, die beispielsweise durch Schaltvorgänge bei den Leistungshalbleiterschaltern (die z.B. bei getakteten Motor-Stromrichtern zum Einsatz kommen) eingekoppelt werden, reduziert ist.
Die Ansteuerschaltung ist z.B. ausgebildet, das Low-Side-Steuersignal und/oder das High-Side-Steuersignal in Abhängigkeit von mindestens einem des High-Side-Messsignals und des Low-Side-Messsignals zu erzeugen. Die Ansteuerschaltung umfasst dazu eine Auswerteeinheit, die die digitalisierten Messsignale empfängt und auswertet. In Abhängigkeit von der Auswertung wird z.B. eine Treibereinheit betrieben, die die Steuersignale für die Leistungshalbleiter erzeugt.
Alternativ oder zusätzlich ist die Ansteuerschaltung bei einer Ausführungsform ausgebildet, das Auswerten des erfassten Werts des High-Side-Messsignals und/oder des erfassten Werts des Low-Side-Messsignals in Abhängigkeit von dem Low-Side-Steuersignal und/oder dem High-Side-Steuersignal zu vollziehen. Z.B. ist der Zeitpunkt der Werterfassung, welche maßgeblich für eine weiter Steuerung sein kann, durch das Low-Side-Steuersignal und/oder das High-Side-Steuersignal vorgegeben, was mit Bezug auf die Figurenbeschreibung noch näher erläutert werden wird.
Einige beispielhafte Ausführungsformen des Verfahrens werden nun erläutert:
Gemäß einer Ausführungsform ist der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter ausgebildet ist, in einem Pulsbetrieb zu arbeiten, falls ein Kurzschluss vorliegt, z.B. ein Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung. Bei einem Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung verändert sich insbesondere der Wert des Low-Side-Messsignals; beispielsweise steigt es betragsmäßig deutlich an, da sich aufgrund des Kurzschlusses das Potential der Ausgangsleitung dem Potential der Eingangsleitung nähert. Durch den Pulsbetrieb des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters erfolgt eine Strombegrenzung und damit eine Verhinderung der Zerstörung durch thermische Überlast. Der Pulsbetrieb findet beispielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz bis 1 kHz statt. Dabei kann ein Tastgrad von der Niederohmigkeit des Kurzschlusses abhängen und durch eine Temperaturmessung an dem Low-Side-Leistungshalbleiterschalter festgelegt sein. Auch der High-Side-Leistungshalbleiterschalter kann in einem entsprechenden Pulsbetrieb arbeiten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der High-Side-Leistungshalbleiterschalter ausgebildet ist, in einem Pulsbetrieb zu arbeiten, falls ein Kurzschluss vorliegt, z.B. ein Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung und dem Masseanschluss. Bei einem Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung und dem Masseanschluss verändert sich insbesondere der Wert des High-Side-Messsignals; beispielsweise fällt es betragsmäßig deutlich ab, da sich aufgrund des Kurzschlusses das Potential der Eingangsleitung dem Potential des Masseanschlusses nähert. Durch den Pulsbetrieb des High-Side-Leistungshalbleiterschalters erfolgt eine Strombegrenzung und damit eine Verhinderung der Zerstörung durch thermische Überlast. Der Pulsbetrieb findet beispielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz bis 1 kHz statt. Dabei kann ein Tastgrad von der Niederohmigkeit des Kurzschlusses abhängen und durch eine Temperaturmessung an dem High-Side-Leistungshalbleiterschalter festgelegt sein. Auch der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter kann in einem entsprechenden Pulsbetrieb arbeiten.
Eine weitere Ausführungsform sieht also vor, dass die beiden Leistungshalbleiterschalter jeweils als intelligenter Leistungshalbleiterschalter ausgebildet sind. Z.B. integriert sowohl der High-Side-Leistungshalbleiterschalter als auch der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter eine Überstromüberwachung und/oder eine Übertemperaturüberwachung sowie eine Ansteuerungsfunktion, die im Falle eines Überstroms bzw. einer Übertemperatur besagten Pulsbetrieb veranlassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das High-Side-Messsignal und/oder das Low-Side-Messsignal durch die Ansteuerschaltung mit einer Abtastrate von mindestens 100 Hz erfasst. Auch höhere Abtastraten sind möglich, beispielsweise größer als 333 Hz (alle 3 ms) oder größer als 1 kHz. Eine hohe Abtastrate ermöglicht das unmittelbare Detektieren eines Fehlers und somit die schnelle Einleitung entsprechender Reaktionen.
Eine weitere Ausführungsform sieht das Durchführen einer Zwangsdynamisierung vor, und zwar innerhalb eines Zeitraums, in dem die Bremse dauerhaft gelöst ist. Mittels der Zwangsdynamisierung kann während des Betriebs der Einheit, die die Haltebremse umfasst (z.B. eine Werkzeugmaschine), also bei gelöster Bremse, auf einen Leitungsbruch in der Eingangsleitung und/oder der Ausgangsleitung geschlossen werden, ohne dass dadurch der Betrieb der Einheit beeinträchtigt wird. Die Zwangsdynamisierung sieht zum Beispiel periodisches sowie kurzzeitiges Öffnen des High-Side-Leistungshalbleiterschalters und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters vor. Die Zwangsdynamisierung erfolgt z.B. mit einer Periode mindestens 30 Sekunden, oder mindestens 60 Sekunden. Dabei beträgt die jeweilige Öffnungsdauer (Ausschaltzeit) des High-Side-Leistungshalbleiterschalters und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters weniger als 10 ms, oder weniger als 5 ms, aber z.B. mindestens 3 ms. Beispielsweise wird so jede Minute der Stromfluss durch ein paar wenige ms andauerndes Ausschalten des High-Side-Leistungshalbleiterschalters und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters modifiziert, was zu entsprechenden Wertveränderungen bei dem Low-Side-Messsignal und/oder dem High-Side-Messsignal führt. Das Erfassen des Werts des High-Side-Messsignals und/oder des Low-Side-Messsignals erfolgt bevorzugt am Ende der jeweiligen Öffnungsdauer des High-Side-Leistungshalbleiterschalters und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters, da dann die betreffende Wertveränderung am stärksten ausgeprägt ist und so sicher auf das Vorhandensein eines Leitungsbruchs geschlossen werden kann.
Etwas allgemeiner gesprochen kann also das Auswerten des erfassten Werts des High-Side-Messsignals und/oder des erfassten Werts des Low-Side-Messsignals in Abhängigkeit von dem Low-Side-Steuersignals und/oder dem High-Side-Steuersignals erfolgen. Zum Beispiel wird der High-Side-Leitungshalbleiterschalter und/oder der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter zur gezielten Modifikation des Stroms durch die Spule der Bremse betätigt, um signifikante Abweichungen in den Messsignalen herbeizuführen, sodass darauf basierend eine sichere Fehlerdiagnose erfolgen kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der Figuren deutlich werden.
Es zeigen:

1 exemplarisch und schematisch einen Ausschnitt einer Ansteuerschaltung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
2 exemplarisch und schematisch einen Ausschnitt eines Schaltdiagramms einer Implementierung einer Ansteuerschaltung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
3-4 jeweils exemplarisch und schematisch ein Ansteuerverfahren zur Begrenzung eines Kurzschlussstromes gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
5-7 exemplarisch und schematisch mittels einer Ansteuerungsschaltung gewonnene Messsignalverläufe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
8-9 exemplarisch und schematisch Ansteuersignalverläufe, Stromverläufe sowie gewonnene Messsignalverläufe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.

1 zeigt schematisch und exemplarisch einen Ausschnitt einer Ansteuerschaltung 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Korrespondierend zu 1 zeigt 2 exemplarisch und schematisch einen Ausschnitt eines Schaltdiagramms einer Implementierung einer Ansteuerschaltung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Nachstehend wird auf beide Figuren Bezug genommen werden.
Bei der dargestellten Ansteuerschaltung handelt es sich um eine Ansteuerschaltung 100 für eine Haltebremse 200. Die Haltebremse kann z.B. Teil einer Werkzeugmaschine sein.
Die Haltebremse 200 weist in einem elektrischen Ersatzschaltbild eine Spule 202 auf, die über eine Eingangsleitung 210 und über eine Ausgangsleitung 220 an die Ansteuerschaltung 100 angeschlossen ist. Das Ersatzschaltbild für die Haltebremse 200 zeigt ferner einen ohmschen Widerstand 201, der in Serie zur Spule 202 geschaltet ist und z.B. den Wicklungswiderstand der Spule 202 darstellt. Der Widerstand 201 beträgt bspw. einige Ohm (z.B. 20 Ohm) und die Spule 202 weist eine Induktivität von einigen 10 mH auf (z.B. 100 mH) auf.
Die Ansteuerschaltung 100 umfasst einen High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 mit einem ersten Leistungssignalanschluss 111, der an einen (beispielsweise ca. 25 V bereitstellenden) Versorgungsanschluss 199 angeschlossen ist, sowie einem zweiten Leistungssignalanschluss 112, der einerseits an die Eingangsleitung 210 und andererseits über einen ersten Pull-Up-Widerstand 131 an den Versorgungsanschluss 199 angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss 113, dem ein High-Side-Steuersignal SBC.B zugeführt ist.
Der High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 ist beispielsweise als ein IGBT oder ein MOSFET ausgebildet, der das High-Side-Steuersignal SBC.B in Gestalt eines sog. Gate-Signals empfängt. Im eingeschalteten (geschlossenen) Zustand stellt er das Potential des Versorgungsanschlusses 199 über einen High-Side-Bremsenanschluss 211 (+BR) der Eingangsleitung 210 bereit. Das Betätigen der die Haltebremse umfassenden Einheit (z.B. eine Werkzeugmaschine) setzt ein Lösen der Bremsen und somit einen Einschaltzustand beim High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 voraus.
Die Ansteuerschaltung 100 umfasst weiter einen Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 mit einem ersten Leistungssignalanschluss 121, der einerseits an die Ausgangsleitung 220 und andererseits über einen zweiten Pull-Up-Widerstand 143 an den Versorgungsanschluss 199 angeschlossen ist, sowie einem zweiten Leistungssignalanschluss 122, der an einen Masseanschluss 198 (GND) angeschlossen ist, und einem Steuersignalanschluss 123, dem ein Low-Side-Steuersignal SBC.A zugeführt ist.
Der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 ist beispielsweise ebenfalls als ein IGBT oder ein MOSFET ausgebildet, der das Low-Side-Steuersignal SBC.B in Gestalt eines sog. Gate-Signals empfängt. Im eingeschalteten (geschlossenen) Zustand koppelt er die Ausgangsleitung 220 über einen Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR) an den Masseanschluss 198. Das Betätigen der die Haltebremse umfassenden Einheit (z.B. eine Werkzeugmaschine) setzt ein Lösen der Bremse 200 und somit auch einen Einschaltzustand beim Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 voraus. Sind beide Leistungshalbleiterschalter 110, 120 geschlossen, kann ein Strom durch die Eingangsleitung 210, die Spule 202 sowie die Ausgangsleitung 220 fließen und somit die Bremse gelöst werden.
Die Ansteuerschaltung 100 umfasst außerdem einen High-Side-Widerstandsteiler 132, 133, der ein High-Side-Messsignal MB bereitstellt, und der einerseits an den zweiten Leistungssignalanschluss 112 des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 und andererseits an den Masseanschluss 199 angeschlossen ist. Das High-Side-Messsignal MB ist an einem Mittelpunkt 135 zwischen den beiden Widerständen 132 und 133 abgegriffen und wird über eine High-Side-Messleitung 310 einer (in 1 nicht dargestellten) Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt. Das Potential, also der Wert des High-Side-Messsignals MB hängt somit zumindest vom Schaltzustand des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 sowie von der Dimensionierung der drei Widerstände 131, 132 und 133 ab.
Die Ansteuerschaltung 100 umfasst weiter einen Low-Side-Widerstandsteiler 141, 142, der ein Low-Side-Messsignal MA bereitstellt, und der einerseits an den ersten Leistungssignalanschluss 121 des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 und andererseits an den Masseanschluss 198 angeschlossen ist. Das Low-Side-Messsignal MA ist an einem Mittelpunkt 145 zwischen den beiden Widerständen 141 und 142 abgegriffen und wird über eine Low-Side-Messleitung 320 einer (in 1 nicht dargestellten) Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt. Das Potential, also der Wert des Low-Side-Messsignals MA hängt somit zumindest vom Schaltzustand des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 sowie von der Dimensionierung der drei Widerstände 141, 142 und 143 ab.
Eine beispielhafte Implementierung der Ansteuerschaltung 100 der 1 ist in 2 veranschaulicht. Die oben beschriebenen Komponenten der Ansteuerschaltung 100 sind dort in derselben Art verschaltet, wie bei dem Beispiel gemäß 1, sodass diesbezüglich auf das Vorstehende verwiesen wird.
Der High-Side-Bremsenanschluss 211 (+BR) ist über einen Kondensator 1211 an einen noch Erdanschluss 196 gekoppelt, und der Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR) ist über einen Kondensator 1121 an diesen Erdanschluss 196 gekoppelt. Der Erdanschluss 196 führt typischerweise das GND Potential des Masseanschlusses 198. Der Erdanschluss 196 ist z.B. an einer Stelle des Gesamtaufbaus mit GND Potential des Masseanschlusses 198 verbunden.
Die Low-Side-Messleitung 320 und die High-Side-Messleitung 310 sind über eine jeweilige erste Schottky-Diode 312, 322 an den Masseanschluss 198 und über eine jeweilige zweite Schottky-Diode 311, 321 an einen Spannungsanschluss 195 angeschlossen. Auf diese Weise erfolgt eine betragsmäßige Begrenzung des Potentials (des Werts) des Low-Side-Messsignals MA bzw. des High-Side-Messsignals MB.
Zudem sind die Low-Side-Messleitung 320 und die High-Side-Messleitung 310 über einen jeweiligen Filterkondensator 313, 323 an den Masseanschluss 198 angeschlossen. In Zusammenwirkung mit den Widerstandsteilern 132, 133 bzw. 141, 142 wird eine Tiefpassfilterung erzielt, sodass der Einfluss hochfrequenter Störungen, die beispielsweise durch Schaltvorgänge bei den Leistungshalbleiterschaltern 110, 120 (die z.B. bei getakteten Motor-Stromrichtern zum Einsatz kommen) eingekoppelt werden, reduziert ist. Zudem kann so das Abtasttheorem eingehalten werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Ansteuerschaltung 100 sind die beiden Pull-Up-Widerstände 131 und 143 unterschiedlich dimensioniert. Z.B. ist der zweite Pull-Up-Widerstand 143 ca. 3 bis 4 mal so hochohmig wie der erste Pull-Up-Widerstand 141. Die unterschiedliche Dimensionierung ermöglicht es, dass die relevanten Schaltzustände der Leistungshalbleiterschalter 110, 120 zu eineindeutig messbaren Spannungswerten bei den Messsignalen MA und MB führen.
Die Ansteuerschaltung 100 erlaubt einen sicheren Betrieb der Bremse 200 sowie eine zuverlässige Fehlererkennung, wie im Folgenden beispielhaft dargestellt wird:
Zum Beispiel umfasst die Ansteuerung das Erzeugen des Low-Side-Steuersignals SBC.A und/oder des High-Side-Steuersignals SBC.B in Abhängigkeit von mindestens einem des High-Side-Messsignals MB und des Low-Side-Messsignals MA.
Mit Bezug auf 3 und 5 wird ein Pulsbetrieb des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 veranschaulicht.
In 3 zeigt der obere Teil (A) den Verlauf der Versorgungsspannung 199 und den Verlauf des Stromes I_B durch die Spule 202. Der untere Teil (B) zeigt eine um den Faktor 20 skalierte Version davon. Im Bereich t < 0 ist die Bremse unbestromt und damit aktiv; beide Leistungshalbleiterschalter 110 und 120 sind also ausgeschaltet und die Spannungspegel der beiden Messsignale MA und MB entsprechend bei jeweils ca. 0 V (s. 5). Zum Zeitpunkt t = 0 wird die Bremse gelöst. Beide Leistungshalbleiterschalter 110 und 120 werden dazu eingeschaltet, wobei ein Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und der Ausgangsleitung 220vorliegt, und das Potential des High-Side-Messsignals MB steigt auf den Wert von knapp 1 V an, wohingegen das Potential des Low-Side-Messsignals MA bei ca. 0 V verbleibt. Entsprechend stellt sich der Strom I_B ein. Zum Zeitpunkt t ~= 5,2 s setzt ein Pulsbetrieb ein.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 ausgebildet, in einem Pulsbetrieb zu arbeiten, falls ein Kurzschluss vorliegt, z.B. ein Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und der Ausgangsleitung 220. Dieser Fall ist in den 3 und 5 dargestellt. Bei einem Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und der Ausgangsleitung 220 verändert sich insbesondere der Wert des Low-Side-Messsignals MA; beispielsweise steigt er, wie in 5 veranschaulicht, betragsmäßig deutlich an, da sich aufgrund des Kurzschlusses das Potential der Ausgangsleitung 220 dem Potential der Eingangsleitung 210 nähert. Durch den Pulsbetrieb des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 erfolgt eine Strombegrenzung und damit eine Verhinderung der Zerstörung durch thermische Überlast. Der Pulsbetrieb findet beispielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz bis 1 kHz statt. Dabei kann ein Tastgrad von der Niederohmigkeit des Kurzschlusses abhängen und durch eine Temperaturmessung an dem Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 festgelegt sein. Auch der High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 kann in einem entsprechenden Pulsbetrieb arbeiten. Nach ca. 5s ist der Kurzschluss behoben und der Normalbetrieb kann fortgesetzt werden.
Mit Bezug auf 4 und 6 wird ein Pulsbetrieb des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 veranschaulicht.
In 4 zeigt der obere Teil (A) den Verlauf der Versorgungsspannung 199 und den Verlauf des Stromes I_B durch die Spule 202. Der untere Teil (B) zeigt eine um den Faktor 20 skalierte Version davon. Im Bereich t < 0 ist die Bremse aktiv, beide Leistungshalbleiterschalter 110 und 120 sind also ausgeschaltet und die Spannungspegel der beiden Messsignale MA und MB entsprechend bei jeweils ca. 0 V. Zum Zeitpunkt t = 0 wird die Bremse gelöst. Beide Leistungshalbleiterschalter 110 und 120 werden dazu eingeschaltet, wobei ein Kurzschluss vorliegt, und das Potential des High-Side-Messsignals MB steigt auf den Wert von knapp 1 V an, wohingegen das Potential des Low-Side-Messsignals MA bei ca. 0 V verbleibt. Entsprechend stellt sich der Strom I_B ein. Zum Zeitpunkt t ~= 5,2 s erfolgt ein Pulsbetrieb. Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und dem Masseanschluss 198.
Gemäß einer Ausführungsform ist der High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 ausgebildet, in einem Pulsbetrieb zu arbeiten, falls ein Kurzschluss vorliegt, z.B. ein Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und dem Masseanschluss 198. Dieser Fall ist in den 4 und 6 dargestellt. Bei einem Kurzschluss zwischen der Eingangsleitung 210 und dem Masseanschluss 198 verändert sich insbesondere der Wert des High-Side-Messsignals MB; beispielsweise fällt er, wie in 6 veranschaulicht, betragsmäßig deutlich ab, da sich aufgrund des Kurzschlusses das Potential der Eingangsleitung 210 dem Potential des Masseanschlusses 198 nähert. Durch den Pulsbetrieb des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 erfolgt eine Strombegrenzung und damit eine Verhinderung der Zerstörung durch thermische Überlast. Der Pulsbetrieb findet beispielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz bis 1 kHz statt. Dabei kann ein Tastgrad von der Niederohmigkeit des Kurzschlusses abhängen und durch eine Temperaturmessung an dem High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 festgelegt sein. Auch der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 kann in einem entsprechenden Pulsbetrieb arbeiten. Nach ca. 5s ist der Kurzschluss behoben und der Normalbetrieb kann fortgesetzt werden.
Es ist also z.B. vorgesehen, dass die beiden Leistungshalbleiterschalter 110, 120 jeweils als intelligenter Leistungshalbleiterschalter ausgebildet sind. Z.B. integriert sowohl der High-Side-Leistungshalbleiterschalter 110 als auch der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 eine Überstromüberwachung und/oder eine Übertemperaturüberwachung sowie eine Ansteuerungsfunktion, die im Falle eines Überstroms bzw. einer Übertemperatur besagten Pulsbetrieb veranlassen.
Bei dem Beispiel gemäß 7 erfolgt nach regulärem Einschalten der Leistungshalbleiterschalter 110, 120 (Zeitpunkt t = 0s) ein Kurzschluss (t ~= 5,2s) zwischen der Ausgangsleitung 220 und dem Masseanschluss 198. Ein solcher Kurzschluss verändert den Strom I_B durch die Spule 202 nicht signifikant; es wird lediglich der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 überbrückt. Bei diesem Fehlerfall tritt in der Regel keine Überlastung der Leistungshalbleiterschalter 110, 120 auf. Eine Behebung des Kurzschlusses bei t ~= 6,3s ist folglich quasi ohne Einfluss auf die Spannungswerte der Messsignale MA und MB. Dieser Fehlerfall kann von der Schaltung nicht ausgewertet werden, da sich die Messpegel nicht signifikant unterscheiden lassen.
Durch eine Laufzeitüberwachung bei einer Abtastrate von ca. 333 Hz (z.B. 3ms) der Messsignale MA und MB können die in 5 und 6 veranschaulichten Fehlerfälle identifiziert und für Sicherheits- und Diagnosezwecke genutzt werden. Der in 7 skizzierte Fehlerfall ist nicht sicherheitskritisch, weil die Bremse 200 ohne Auftreten eines weiteren Fehlers nicht einfällt.
Ein weiterer detektierbarer Fehlerfall besteht in einem Leitungsbruch in der Eingangsleitung 210 oder der Ausgangsleitung 220. Um diesen Fehlerfall zu detektieren, sieht eine weitere Ausführungsform des Ansteuerverfahrens das Durchführen einer sog. Zwangsdynamisierung vor, und zwar innerhalb eines Zeitraums, in dem die Bremse dauerhaft gelöst ist, was in den 8 und 9 dargestellt ist. In diesen beiden Figuren sind im jeweiligen oberen Teil die Potentialverläufe der Steuersignale SBC.A und SBC.B dargestellt, darunter die Potentialverläufe an den Bremsenanschlüssen 211 (+BR, also an der Eingangsleitung 210) und 221 (-BR, also an der Ausgangsleitung 220). In der Mitte ist der Verlauf des Stromes I_B durch die Spule 202 dargestellt, und darunter die Potentialverläufe der Messsignale MA und MB.
Mittels der Zwangsdynamisierung kann während des Betriebs der die Haltebremse umfassenden Einheit (z.B. eine Werkzeugmaschine), also bei gelöster Bremse, auf einen Leitungsbruch in der Eingangsleitung 210 und/oder der Ausgangsleitung 220 geschlossen werden, ohne dass dadurch der Betrieb der Einheit beeinträchtigt wird. Die Zwangsdynamisierung sieht zum Beispiel periodisches sowie kurzzeitiges Öffnen des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 vor. Die Zwangsdynamisierung erfolgt z.B. mit einer Periode mindestens 30 Sekunden, oder mindestens 60 Sekunden. Dabei beträgt die jeweilige Öffnungsdauer (Ausschaltzeit) des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 weniger als 10 ms, oder weniger als 5 ms, aber z.B. mindestens 3 ms. Beispielsweise wird so jede Minute der Stromfluss durch ein paar wenige ms andauerndes Ausschalten des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120 modifiziert, was zu entsprechenden Wertveränderungen bei dem Low-Side-Messsignal MA und/oder dem High-Side-Messsignal MB führt. Aufgrund der längeren Zeitkonstante der Bremse 200 wird diese in der sehr kurzen Messzeit mechanisch nicht reagieren. So wird die Bremse 200 und damit der Betrieb der Einheit durch die sehr kurzen Messvorgänge nicht gestört. Das Erfassen des Werts des High-Side-Messsignals MB und/oder des Low-Side-Messsignals MA, also das Messen, erfolgt bevorzugt am Ende der jeweiligen Öffnungsdauer des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110 und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters 120, da dann die betreffende Wertveränderung am stärksten ausgeprägt ist und so sicher auf das Vorhandensein eines Leitungsbruchs geschlossen werden kann. Gleichzeitig ist es möglich, die Wertveränderungen auf Basis der Schottky-Dioden 311, 321 sowie 312 und 322 zu begrenzen.
Etwas allgemeiner gesprochen kann also das Auswerten des erfassten Werts des High-Side-Messsignals MB und/oder des erfassten Werts des Low-Side-Messsignals MA in Abhängigkeit von dem Low-Side-Steuersignals SBC.A und/oder dem High-Side-Steuersignals SBC.B erfolgen. Zum Beispiel wird der High-Side-Leitungshalbleiterschalter 110 und/oder der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 zur gezielten Modifikation des Dauerbetriebs der Bremse betätigt, um signifikante Abweichungen in den Messsignalen MA und MB herbeizuführen, sodass darauf basierend eine sichere Fehlerdiagnose erfolgen kann.
Konkret wird bei dem Beispiel gemäß 8 zum Zeitpunkt t = 0s der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter 120 durch entsprechendes Herabsetzen des Potentials des Low-Side-Steuersignals SBC.A kurzzeitig ausgeschaltet (z.B. für 3 ms). Das Potential am Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR, also an der Ausgangsleitung 220) steigt aufgrund der Induktionsspannung der Spule 2020 kurzzeitig bis zur Spannungsgrenze bzw. der Durchbruchspannung des Low-Side-Leistungshalbleiters 220 an und der Strom I_B durch die Spule 202 sinkt etwas. Aufgrund des Potentialanstiegs am Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR, also an der Ausgangsleitung 220) steigt auch der Wert des Low-Side-Messsignals MA kurzzeitig an. Ca. 30 ms später erfolgt derselbe Mechanismus auf Basis eines kurzzeitigen Ausschaltens des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 120: Das Potential am High-Side-Bremsenanschluss 211 (+BR, also an der Eingangsleitung 210) fällt aufgrund der Induktionsspannung der Spule 202 kurzzeitig ab, weil der High-Side-Leistungshalbleiter 110 seine Spannungsgrenze bzw. seine Durchbruchspannung erreicht. Der Strom I_B durch die Spule 202 sinkt dabei etwas. Aufgrund des Potentialabfalls am High-Side-Bremsenanschluss 211 fällt auch der Wert des High-Side-Messsignals MB kurzzeitig ab. Ein derartiger Verlauf der Messsignale MA und MB lässt auf intakte Leitungen 210 und 220 schließen. Möglich ist es auch, dass beide Leistungshalbleiterschalter 110 und 120 zur selben Zeit schalten. Allerdings ist der Stromabfall dann erhöht. Jedoch stellt der oben dargestellte Zeitversatz keine Zwangsbedingung für die Funktion dar.
Bei dem Beispiel gemäß 9 liegt indessen ein Leitungsbruch vor; der Strom I_B durch die Spule 202 beträgt folglich 0 A. Die Steuersignale SBC.A und SBC.B werden wie bei dem Beispiel gemäß 8 bereitgestellt. Aufgrund des Leitungsbruchs führt jedoch das kurzfristige Ausschalten des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters allenfalls zu einem sehr geringen Anstieg des Potentials am Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR, also an der Ausgangsleitung 220) und ist ohne Einfluss auf den Strom I_B durch die Spule 202. Aufgrund des nur sehr geringen Potentialanstiegs am Low-Side-Bremsenanschluss 221 (-BR, also an der Ausgangsleitung 220) steigt auch der Wert des Low-Side-Messsignals MA allenfalls nur sehr geringfügig an. Analoges gilt für das kurzfristige Ausschalten des High-Side-Leistungshalbleiterschalters 110, wobei das Messsignal MB im Gegensatz zum Messsignal MA leicht abfällt.
Die unterschiedlichen Reaktionen des Potentialverlaufs des Messsignals MA bzw. MB auf das kurzzeitige Ausschalten lässt also darauf schließen, ob ein Leitungsbruch vorliegt oder nicht.
Bevorzugt wird stets nur einer der beiden Leistungshalbleiterschalter 110, 120 kurzfristig ausgeschaltet; beispielweise werden die beiden Leistungshalbleiterschalter 110, 120 alternierend kurzfristig ausgeschaltet, wie in 8 und 9 veranschaulicht. Auf diese Weise werden die beiden Leistungshalbleiterschalter 110, 120 etwa gleichermaßen belastet, und es werden die charakteristischen Potentialverläufe bei den Messsignalen MA und MB induziert, die eine zuverlässige Detektion eines Leitungsbruchs erlauben.
Bevorzugt erfolgt die Erfassung des Werts des Low-Side-Messsignals MA bei dem oder unmittelbar nach dem Wiedereinschalten des Low-Side-Leistungshalbleiters 120, und bevorzugt erfolgt die Erfassung des Werts des High-Side-Messsignals MB bei dem oder unmittelbar nach dem Wiedereinschalten des High-Side-Leistungshalbleiters 110.
Ausführungsformen der hier beschriebenen Ansteuerschaltung 100 sowie des Ansteuerverfahrens ermöglichen sowohl einen sicheren Betrieb der Bremse 200 im Falle eines Kurzschlusses (Massekurzschluss oder Leitungskurzschluss) als auch die kontinuierliche Detektion von Fehlerfällen (z.B. Leitungsbruch) während des Betriebs der die Haltebremse umfassenden Einheit (z.B. eine Werkzeugmaschine), also während der Dauer der gelösten Bremse 200. Sicher ist der Betrieb z.B. deshalb, weil die Schaltung mit den beiden Leistungshalbleiterschaltern im Kurzschluss keinen Schaden nimmt. Ein typischer Betrieb der Bremse liegt dann aber nicht mehr vor, denn diese fällt (fälschlicherweise) ein. Jedoch kann dies über die Messpegel (Werte) der Messsignale detektiert und darauf reagiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013109597 B4 [0005]
DE 102013010406 B4 [0006]
DE 102015005198 B4 [0007]

Claims

Ansteuerschaltung (100) für eine Haltebremse (200), wobei die Haltebremse (200) eine Spule (202) aufweist, die über eine Eingangsleitung (210) und über eine Ausgangsleitung (220) an die Ansteuerschaltung (100) angeschlossen ist, umfassend: - einen High-Side-Leistungshalbleiterschalter (110), mit o einem ersten Leistungssignalanschluss (111), der an einen Versorgungsanschluss (199) angeschlossen ist, o einem zweiten Leistungssignalanschluss (112), der einerseits an die Eingangsleitung (210) und andererseits über einen ersten Pull-Up-Widerstand (131) an den Versorgungsanschluss (199) angeschlossen ist, und o einem Steuersignalanschluss (113), dem ein High-Side-Steuersignal (SBC.B) zugeführt ist; - einen Low-Side-Leistungshalbleiterschalter (120), mit o einem ersten Leistungssignalanschluss (121), der einerseits an die Ausgangsleitung (220) und andererseits über einen zweiten Pull-Up-Widerstand (143) an den Versorgungsanschluss (199) angeschlossen ist, o einem zweiten Leistungssignalanschluss (122), der an einen Masseanschluss (198) angeschlossen ist, und o einem Steuersignalanschluss (123), dem ein Low-Side-Steuersignal (SBC.A) zugeführt ist; und - einen High-Side-Widerstandsteiler (132, 133), der o ein High-Side-Messsignal (MB) bereitstellt, und o einerseits an den zweiten Leistungssignalanschluss (112) des High-Side-Leistungshalbleiterschalters (110) und andererseits an den Masseanschluss (198) angeschlossen ist; und - einen Low-Side-Widerstandsteiler (141, 142), der o ein Low-Side-Messsignal (MA) bereitstellt, und o einerseits an den ersten Leistungssignalanschluss (121) des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters (120) und andererseits an den Masseanschluss (198) angeschlossen ist.
Ansteuerschaltung (100) nach Anspruch 1, wobei der zweite Pull-Up-Widerstand (143) einen anderen Widerstand aufweist als der erste Pull-Up-Widerstand (131).
Ansteuerschaltung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der High-Side-Widerstandsteiler (132, 133) und der Low-Side-Widerstandsteiler (141, 142) jeweils ausgebildet sind, das High-Side-Messsignal (MB) bzw. das Low-Side-Messsignal (MA) in einem begrenzten Spannungsbereich von beispielsweise 0V bis IV auszugeben.
Ansteuerschaltung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Low-Side-Messleitung (320), über die das Low-Side-Messsignal (MA) bereitgestellt wird, und eine High-Side-Messleitung (310), über die das High-Side-Messsignal (MB) bereitgestellt wird, wobei - die Low-Side-Messleitung (320) und die High-Side-Messleitung (310) über eine jeweilige erste Schottky-Diode (312, 322) an den Masseanschluss (198) und über eine jeweilige zweite Schottky-Diode (311, 321) an einen Spannungsanschluss (195) angeschlossen sind, und/oder wobei - die Low-Side-Messleitung (320) und die High-Side-Messleitung (310) über einen jeweiligen Filterkondensator (313, 323) an den Masseanschluss (198) angeschlossen sind.
Ansteuerschaltung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ansteuerschaltung (100) ausgebildet ist, das Low-Side-Steuersignal (SBC.A) und/oder das High-Side-Steuersignal (SBC.B) in Abhängigkeit von mindestens einem des High-Side-Messsignals (MB) und des Low-Side-Messsignals (MA) zu erzeugen.
Ansteuerverfahren für eine Haltebremse einer Werkzeugmaschine mittels einer Ansteuerschaltung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: - Erzeugen des Low-Side-Steuersignals (SBC.A) und/oder des High-Side-Steuersignals (SBC.B) in Abhängigkeit von mindestens einem des High-Side-Messsignals (MB) und des Low-Side-Messsignals (MA).
Ansteuerverfahren nach Anspruch 6, wobei der Low-Side-Leistungshalbleiterschalter (120) ausgebildet ist, in einem Pulsbetrieb zu arbeiten, falls ein Kurzschluss vorliegt.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der High-Side-Leistungshalbleiterschalter (110) ausgebildet ist, in einem Pulsbetrieb zu arbeiten, falls ein Kurzschluss vorliegt.
Ansteuerverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 6 bis 8, wobei das High-Side-Messsignal (MB) und/oder das Low-Side-Messsignal (MA) mit einer Abtastrate von mindestens 100 Hz erfasst werden.
Ansteuerverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 6 bis 9, weiter umfassend das Durchführen einer Zwangsdynamisierung innerhalb eines Zeitraums, in dem die Bremse (200) dauerhaft gelöst ist, durch: - periodisches sowie kurzzeitiges Öffnen des High-Side-Leistungshalbleiterschalters (110) und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters (120).
Ansteuerverfahren nach Anspruch 10, wobei die Zwangsdynamisierung mit einer Periode mindestens 30 Sekunden erfolgt, und/oder wobei die jeweilige Öffnungsdauer des High-Side-Leistungshalbleiterschalters (110) und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters (120) weniger als 10 ms beträgt.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 10 oder 11, weiter umfassend das Erfassen des Werts des High-Side-Messsignals (MB) und/oder des Low-Side-Messsignals (MA) am Ende der jeweiligen Öffnungsdauer des High-Side-Leistungshalbleiterschalters (110) und/oder des Low-Side-Leistungshalbleiterschalters (120).
Ansteuerverfahren nach Anspruch 12, weiter umfassend das Auswerten des erfassten Werts des High-Side-Messsignals (MB) und/oder des Low-Side-Messsignals (MA), um auf einen Bruch der Eingangsleitung (210) und/oder der Ausgangsleitung (220) zu schließen.
Ansteuerverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 6 bis 13, weiter umfassend Auswerten des erfassten Werts des High-Side-Messsignals (MB) und/oder des erfassten Werts des Low-Side-Messsignals (MA) in Abhängigkeit von dem Low-Side-Steuersignal (SBC.A) und/oder dem High-Side-Steuersignal (SBC.B).