DE19953634B4 - Device and method for securing a load element - Google Patents
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Abstract
Sicherheitseinrichtung
(SE) für
Lastelemente (M1, M2, M3, M4) eines Verstellsystems eines Kraftfahrzeugs
mit mindestens zwei Schaltern (SL1, SR1) zum richtungsabhängigen Schalten
mindestens eines Laststromes (I1, I2, I3, I4) der Lastelemente (M1,
M2, M3, M4), wobei
– die
Schalter (SL1, SR1) durch eine Eingabeeinrichtung (T) ansteuerbar
sind,
– die
Sicherheitseinrichtung (SE) zur Detektion eines Schaltfehlers an
die Eingabeeinrichtung (T) und an die Lastelemente (M1, M2, M3,
M4) angeschlossen ist,
– die
Sicherheitseinrichtung (SE) mit mindestens einem Steueranschluss
(CL1, CR1) an die Schalter (SL1, SR1) zur Steuerung eines Kurzschlusses
der Lastelemente (M1, M2, M3, M4) aufgrund der Detektion des Schaltfehlers
angeschlossen ist.Safety device (SE) for load elements (M1, M2, M3, M4) of an adjustment system of a motor vehicle having at least two switches (SL1, SR1) for direction-dependent switching of at least one load current (I1, I2, I3, I4) of the load elements (M1, M2, M3, M4), where
- The switches (SL1, SR1) by an input device (T) are controllable,
- The safety device (SE) for detecting a switching error to the input device (T) and to the load elements (M1, M2, M3, M4) is connected,
- The safety device (SE) with at least one control terminal (CL1, CR1) to the switch (SL1, SR1) for controlling a short circuit of the load elements (M1, M2, M3, M4) is connected due to the detection of the switching error.
Description
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für Lastelemente eines Verstellsystems eines Kraftfahrzeugs. Sie bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Sicherung von derartigen Lastelementen.The The invention relates to a safety device for load elements of an adjustment system of a motor vehicle. It continues to refer to a procedure for securing such load elements.
Sicherheitseinrichtungen werden für Lastelemente, beispielsweise Motoren, eingesetzt, um fehlerhafte Schaltvorgänge zu sichern. Ein fehlerhaft geschalteter Motor kann die Sicherheit von Mensch und Maschine gefährden. Ein Beispiel für die Anwendung von Sicherheitseinrichtungen ist die Sicherung von Elektromotoren zur Sitzverstellung in Kraftfahrzeugen.safety equipment be for Load elements, such as motors, used to faulty switching operations to secure. A faulty switched motor can be safety of man and machine endanger. An example for the application of safety devices is the protection of electric motors for seat adjustment in motor vehicles.
Herkömmliche Sicherheitseinrichtungen unterbrechen die Stromversorgung der Lastelemente im Fehlerfall. Ein zusätzlicher Schalter ist zur Unterbrechung der Stromversorgung erforderlich. Der zusätzliche Schalter ist die einzige Steuerungsmöglichkeit der Sicherheitseinrichtung, so dass im Fehlerfall bereits ein Einfachfehler der Unterbrechung die Zuverlässigkeit der Sicherheitseinrichtung wesentlich reduziert.conventional Safety devices interrupt the power supply of the load elements in Fault. An additional one Switch is required to interrupt the power supply. The additional Switch is the only way to control the safety device, so that in case of error already a single error of the interruption the reliability the safety device significantly reduced.
Bei
einer aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hinsichtlich der Zuverlässigkeit verbesserte Sicherheitseinrichtung für Lastelemente eines Verstellsystems eines Kraftfahrzeugs sowie ein entsprechendes Verfahren zur Sicherung von Lastelementen eines derartigen Versteilsystems anzugeben. Diese Aufgabe durch die Sicherheitseinrichtung mit den Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Of the Invention is based on the object, one in terms of reliability improved safety device for load elements of an adjustment system a motor vehicle and a corresponding method for securing indicate load elements of such adjustment system. This task by the safety device having the features of the claim 1 or solved by the method having the features of claim 7. advantageous Further developments of the invention are the dependent claims remove.
Eine Sicherheitseinrichtung ist zur Detektion eines Schaltfehlers an ein Lastelement angeschlossen. Das Lastelement ist beispielsweise ein Elektromotor oder ein Hubmagnet. Die Sicherheitseinrichtung ist beispielsweise in einem Microcontroller enthalten oder besteht aus Einzelbauelementen. Der Anschluss ist beispielsweise ein elektrischer Anschluss, mit dem beispielsweise die Potentiale oder Potentialunterschiede an den Anschlüssen des Lastelementes bestimmt werden. Alternativ wird beispielsweise die Sicherheitseinrichtung über einen Sensor, beispielsweise einen Hall-Sensor, an das Lastelement angeschlossen.A Safety device is to detect a switching error a load element connected. The load element is for example an electric motor or a solenoid. The safety device is for example contained in a microcontroller or exists from individual components. The connection is for example an electrical one Connection, with the example, the potentials or potential differences at the connections be determined of the load element. Alternatively, for example the safety device over a sensor, such as a Hall sensor, to the load element connected.
Der Laststrom für das Lastelement wird mit mindestens zwei Schaltern richtungsabhängig geschaltet. Die Schalter sind beispielsweise Relais oder Halbleiterschalter. Die zwei Schalter sind beispielsweise Wechselschalter, die eine Umkehrung des Laststromes ermöglichen. Die Sicherheitseinrichtung detektiert Schaltfehler von mindestens einem der zwei oder weiteren Schaltern, indem beispielsweise die Schaltspannungen ausgewertet werden oder Ist- und Sollwerte eines Messsignals eines Sensors verglichen werden.Of the Load current for the load element is switched direction-dependent with at least two switches. The switches are, for example, relays or semiconductor switches. The two switches are, for example, changeover switches that have a Allow reversal of the load current. The safety device detects switching errors of at least one of the two or more switches, for example by the Switching voltages are evaluated or actual and setpoints of a Measuring signal of a sensor to be compared.
Mindestens ein Steueranschluss der Sicherheitseinrichtung ist an die zwei Schalter angeschlossen. Mit dem Steueranschluss steuert die Sicherheitseinrichtung die zwei Schalter. Wird von der Sicherheitseinrichtung ein Schaltfehler detektiert, werden die Schalter derart gesteuert, dass das Lastelement kurzgeschlossen wird. Beispielsweise werden beide Anschlüsse des Lastelements auf Versorgungsspannungspotential geschaltet.At least a control terminal of the safety device is connected to the two switches connected. The safety device controls with the control connection the two switches. Will the safety device a switching error detected, the switches are controlled so that the load element shorted. For example, both ports of the Load element switched to supply voltage potential.
Werden Halbleiterschalter verwendet, so wird die Sicherheitseinrichtung zusammen mit den Halbleiterschaltern vorteilhaft integriert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung schließen im Ruhezustand die beiden Wechselschalter das Lastelement nach Masse kurz. Neben den zwei Schaltern zum richtungsabhängigen Schalten des Laststromes ermöglichen weitere Schalter eine vorteilhafte Auswahl verschiedener Lastelemente.Become Semiconductor switch is used, then the safety device integrated advantageously together with the semiconductor switches. In an advantageous embodiment of the invention close at rest the two changeover switch the load element to ground short. Next allow the two switches for directional switching of the load current another switch an advantageous selection of different load elements.
Indem die Sicherheitseinrichtung an eine Eingabeeinrichtung angeschlossen ist, werden durch Eingabefehler verursachte Schaltfehler detektiert. Ein Eingabefehler ist beispielsweise ein gleichzeitiges Schalten mehrerer Lastelemente. Vorteilhafterweise werden Kombinationen aus Eingabe- und Schaltfehlern detektiert.By doing the safety device is connected to an input device is, switching errors caused by input errors are detected. One Input error is for example a simultaneous switching multiple Load elements. Advantageously, combinations of input and output and switching errors detected.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung steuert die Sicherheitseinrichtung eine Signalisierungseinrichtung zur Anzeige des Kurzschlusses. Die Signalisierungseinrichtung ist beispielsweise als eine Leuchtdiode in die Sicherheitseinrichtung implementiert.In an advantageous embodiment controls the safety device a signaling device for displaying the short circuit. The Signaling device is for example as a light emitting diode implemented in the safety device.
Ist die Sicherheitseinrichtung an weitere Lastelemente angeschlossen, so werden besonders vorteilhaft mehrere Lastelemente gleichzeitig überwacht und Schaltfehler zugehöriger Schalter detektiert. In einer Ausgestaltung werden die Schalter zur Auswahl der Lastelemente zeitversetzt vor den zwei Schaltern zum richtungsabhängigen Schalten des Laststromes geschalten. So können die Auswahlschalter besonders vorteilhaft lastfrei geschalten werden.is the safety device is connected to further load elements, Thus, particularly advantageously, several load elements are monitored simultaneously and Switching error associated Switch detected. In one embodiment, the switches to select the load elements with a time delay in front of the two switches to the directional Switching the load current switched. So the selector switches can be special be switched advantageous load-free.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird eine temporäre Erhaltung des Kurzschlusses in einer Speichereinrichtung gespeichert. Die Speichereinrichtung ist beispielsweise eine Sicherung, um vorteilhaft die Wahrscheinlichkeit des Schaltfehlers bei dem Wiedereinschalten der Versorgungsspannung zu verringern.In one embodiment of the invention, a temporary conservation of the short circuit in a Storage device stored. The memory device is a fuse, for example, to advantageously reduce the probability of the switching error when the supply voltage is switched back on.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Schalten mehrerer Lastströme als Schaltfehler detektiert. So wird besonders vorteilhaft der Gesamtlaststrom aller Lastelemente begrenzt.In In an advantageous development, the switching of several load currents is considered a switching error detected. So is particularly advantageous the total load of all Limited load elements.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Schaltfehler anhand einer an dem Lastelement abgegriffenen Spannungsdifferenz bestimmt. Besonders vorteilhaft wird das Detektionsergebnis aus den Spannungsdifferenzen der einzelnen Lastelemente und den Eingaben des Bedieners bestimmt. Zudem können ebenfalls Sensoren zur Detektion von Schaltfehlern genutzt werden.In an advantageous development of the switching error based on a determined on the load element tapped voltage difference. Especially advantageous the detection result is the voltage differences of the individual Load elements and the inputs of the operator determined. In addition, can also Sensors are used to detect switching errors.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird ein von einem Eingabefehler verursachter Schaltfehler von der Sicherheitseinrichtung detektiert und das Lastelement für die Dauer des Eingabefehlers kurzgeschlossen. So führt ein Eingabefehler nur zu einer kurzzeitigen Sperrung der Lastelemente und wird zusätzlich von systemeigenen Schaltfehlern unterschieden.In In a particularly advantageous embodiment, one of an input error caused switching error detected by the safety device and the load element for the Duration of input error shorted. So an input error only leads to a short-term blocking of the load elements and is additionally of a distinction made between native switching errors.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert.in the The invention will be described below with reference to exemplary embodiments explained in more detail on graphic representations.
Dabei zeigenthere demonstrate
In
Eine
erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung
SE ist beispielhaft in
Die zwei Relais-Wechselschalter SL1 und SR1 ermöglichen ein richtungsabhängiges Schalten des Laststromes I1, I2, I3, I4 für die Elektromotoren M1, M2, M3, M4. Die Relais-Wechselschalter S4, S6, S9 und S11 ermöglichen eine Auswahl verschiedener Elektromotoren M1 bis M4. Die Schalter SL1, SR1, S4, S6, S9 und S11 werden über eine Eingabeeinrichtung T angesteuert. Die Eingabeeinrichtung T besteht beispielsweise aus Tastern oder Schaltern S1, S2, S3, S5, S7, S8, S10 und S12. Im Ausführungsbeispiel steuert die Eingabeeinrichtung T die Relais-Wechselschalter S11, SR1, S4, S6, S9 und S11 über eine Dioden-Logik D1, D2, D4, D5, D7, D8, D10, D11, D13, D14, D16, D17, D19, D20, D22, D23.The two relay change-over switches SL1 and SR1 enable a direction-dependent switching of the Load current I1, I2, I3, I4 for the electric motors M1, M2, M3, M4. The relay changeover switch S4, S6, S9 and S11 allow a selection of different electric motors M1 to M4. The switches SL1, SR1, S4, S6, S9 and S11 are via an input device T controlled. The input device T consists, for example Buttons or switches S1, S2, S3, S5, S7, S8, S10 and S12. In the embodiment the input device T controls the relay changeover switch S11, SR1, S4, S6, S9 and S11 via a diode logic D1, D2, D4, D5, D7, D8, D10, D11, D13, D14, D16, D17, D19, D20, D22, D23.
Zur Klarstellung sind die unterschiedlichen Teile der Sicherheitseinrichtung SE getrennt dargestellt. Vorteilhafterweise werden die einzelnen Teile örtlich zusammengefaßt oder auf einem Halbleiterchip integriert.to Clarification are the different parts of the safety device SE shown separately. Advantageously, the individual Parts locally summarized or integrated on a semiconductor chip.
Die Auswerteeinrichtung LOGIC der Sicherheitseinrichtung SE wertet die Signale der Exklusiv-Oder Gatter XOR und der Eingabeeinrichtung T über einen Widerstand R und eine Dioden-Logik D3, D6, D9, D12, D15, D18, D21, D24 aus. Die Auswertung der Eingabeeinrichtung T wird über die Logikspannung XP gesteuert. Fließt beispielsweise ein Laststrom I1 durch das Lastelement M1 ohne daß ein Taster S1 oder S2 der Eingabeeinrichtung T bedient wurde, so liegt ein Schaltfehler vor, beispielsweise das Kleben eines Relaiskontaktes SL1, SR1, S4, S6, S9 oder S11, der von der Sicherheitseinrichtung SE entsprechend ausgewertet wird.The Evaluation device LOGIC of the safety device SE evaluates the Signals of the Exclusive OR gate XOR and the input device T about a resistor R and a diode logic D3, D6, D9, D12, D15, D18, D21, D24 off. The evaluation of the input device T is about the Logic voltage XP controlled. For example, flows a load current I1 by the load element M1 without a button S1 or S2 of the Input device T has been operated, there is a switching error, For example, the gluing of a relay contact SL1, SR1, S4, S6, S9 or S11, which is evaluated by the safety device SE accordingly becomes.
Die Ergebnisse der Auswertung werden in der Speichereinrichtung SP, beispielsweise in einem Flip-Flop oder EEPROM, gespeichert. Der Speicherzustand, beispielsweise ob ein Schaltfehler vorliegt oder nicht, wird über eine Anzeigeeinrichtung S angezeigt, die beispielsweise von zwei LEDs unterschiedlicher Farbe besteht. Diese werden vorteilhaft im Amaturenbrett eines Automobils implementiert.The Results of the evaluation are stored in the memory device SP, for example, in a flip-flop or EEPROM stored. Of the Memory state, for example, whether a switching error is present or not, will over a display device S displayed, for example, of two LEDs of different colors exists. These will be beneficial in the Implemented dashboard of an automobile.
Der Speicherzustand der Speichereinrichtung SP entscheidet über die Ausgangspannung der Sicherheitseinrichtung SE. Im Ruhezustand liegt das Ausgangssignal des Flip-Flops auf der Betriebspannung von 12V. Wird beispielsweise ein Schaltfehler detektiert, liegt das Ausgangssignal des Flip-Flops SP auf Masse GND. Über die beiden Dioden D25 und D26 fließt ein Strom durch die Steueranschlüsse CL1 und CR1 und damit durch die Relaisspulen R_SL1 und R_SR1. Beide Schalter SL1 und SR1 schalten auf die Betriebsspannung 12V und der Motor M1 wird kurzgeschlossen. Ein Kurzschluß des Lastelementes ist gegenüber einer reinen Unterbrechung der Stromversorgung weitaus vorteilhafter, da der Motor M1 durch den Kurzschluß auch elektrisch gebremst wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber Lösungen des Standes der Technik ist die Einsparung eines zusätzlichen Sicherheitsrelais.The memory state of the memory device SP decides on the output voltage of the safety device SE. In idle state, the output signal of the flip-flop is at the operating voltage of 12V. If, for example, a switching error is detected, the output signal of the flip-flop SP is at ground GND. A current flows through the control terminals CL1 via the two diodes D25 and D26 and CR1 and thus by the relay coils R_SL1 and R_SR1. Both switches SL1 and SR1 switch to the operating voltage 12V and the motor M1 is short-circuited. A short circuit of the load element is far more advantageous than a pure interruption of the power supply, since the motor M1 is also electrically braked by the short circuit. Another significant advantage over prior art solutions is the saving of an additional safety relay.
In
Das Kleben eines Kontaktes verursacht im ersten Schritt einen Schaltfehler, so daß ein Motor M1, M2, M3 oder M4 unkontrolliert beispielsweise einen Sitz verstellt. In einem zweiten Schritt wird von der Sicherheitseinrichtung SE ein Schaltfehler detektiert und in einem dritten Schritt wird die Auswertung des Schaltfehlers in einem EEPROM SP gespeichert.The Sticking a contact causes a switching error in the first step, so that one Motor M1, M2, M3 or M4 uncontrolled example, a seat adjusted. In a second step is by the safety device SE a switching error is detected and in a third step the evaluation of the switching error stored in an EEPROM SP.
Im Schritt vier werden die zwei Schalter SL1 und SR1 so angesteuert, daß alle Motoren M1 bis M4 kurzgeschlossen werden, so daß die Anschlußklemmen der Motoren M1 bis M4 entweder alle auf Betriebspannungspotential von 12V oder alle auf Masse GND geschaltet sind. In einem fünften Schritt wird der Kurzschluß mit einer Anzeige oder einem akustischen Signal S signalisiert.in the Step four, the two switches SL1 and SR1 are driven, that all Motors M1 to M4 are shorted, so that the terminals the motors M1 to M4 either all at operating voltage potential of 12V or all are switched to ground GND. In a fifth step the short circuit is with a display or an acoustic signal S signals.
In einem sechsten Schritt wird der Schaltfehler von der Sicherheitseinrichtung SE überprüft. Die Überprüfung erfolgt dabei beispielsweise periodisch in festen Intervallen, beispielsweise alle 10 Sekunden, und wird infolge eines ständigen Schaltfehlers nach einer Zeitspanne abgebrochen. Überprüft wird die Eingabeeinrichtung T, ob eine Bedienung vorliegt, und die Spannungsdifferenzen U1 bis U4 der Motoren M1 bis M4 mittels der Exklusiv-Oder Gatter XOR. Liegt nach einem Intervall kein Schaltfehler mehr vor, wird das System in den Augangszustand im Schritt sieben zurückgesetzt. Das Ausgangssignal des EEPROM SP ist damit auf Betriebsspannungspotential 12V, so daß die Sicherheitseinrichtung SE kein Relais R_S4, R_S6, R_S9, R_S11, R_SL1 und R_SR1 ansteuert.In a sixth step is the switching error from the safety device SE checked. The review is done while, for example, periodically at fixed intervals, for example every 10 seconds, and becomes a result of a constant switching error Time span canceled. Checked is the Input device T, whether an operation is present, and the voltage differences U1 to U4 of the motors M1 to M4 by means of the exclusive OR gate XOR. If there is no more switching error after an interval, then the system is reset to the initial state in step seven. The output signal of the EEPROM SP is thus at operating voltage potential 12V, So that the Safety device SE no relay R_S4, R_S6, R_S9, R_S11, R_SL1 and R_SR1 drives.
Bleibt der Schaltfehler dagegen nach dem Intervall bestehen, so wird der Kurzschluß im achten Schritt erhalten und der Schaltfehler im folgenden Intervall analog Schritt sechs erneut überprüft.Remains the switching error on the other hand after the interval exist, then the Short circuit in the Eighth step received and the switching error in the following interval as in step six again.
Zur Überprüfung des Schaltfehlers in Schritt sechs können alternativ die Schalter SL1 und SR1 kurzzeitig auf Masse geschaltet werden, um bei bestehendem Schaltfehler erneut umgeschaltet zu werden.To check the Switching error in step six can Alternatively, the switches SL1 and SR1 briefly switched to ground to be switched again if there is a switching error.
- S_LR1S_LR1
- manueller Doppelwechselschaltermanual Double change-over switch
- S_LR2S_LR2
- manueller Doppelwechselschaltermanual Double change-over switch
- S_LR3S_LR3
- manueller Doppelwechselschaltermanual Double change-over switch
- S_LR4S_LR4
- manueller Doppelwechselschaltermanual Double change-over switch
- 12V12V
- Betriebsspannung (12V)operating voltage (12V)
- GNDGND
- MasseDimensions
- XPXP
- LogikspannungCommunications power
- LogicLogic
- Auswertelogikevaluation logic
- LOGICLOGIC
- Auswertelogikevaluation logic
- R1R1
- Relaisspulerelay coil
- R_S4R_S4
- Relaisspulerelay coil
- R_S6R_S6
- Relaisspulerelay coil
- R_S9R_S9
- Relaisspulerelay coil
- R_S11R_S11
- Relaisspulerelay coil
- R_SL1R_SL1
- Relaisspulerelay coil
- R_SR1R_SR1
- Relaisspulerelay coil
- SU1SU1
- Relaisschalterrelay switch
- SL1SL1
- Relaisschalterrelay switch
- SR1SR1
- Relaisschalterrelay switch
- S4S4
- Relaisschalterrelay switch
- S6S6
- Relaisschalterrelay switch
- S9S9
- Relaisschalterrelay switch
- S11S11
- Relaisschalterrelay switch
- M1M1
- Lastelementload element
- M2M2
- Lastelementload element
- M3M3
- Lastelementload element
- M4M4
- Lastelementload element
- TT
- Eingabeeinrichtunginput device
- S1S1
- Tasterbutton
- S2S2
- Tasterbutton
- S3S3
- Tasterbutton
- S5S5
- Tasterbutton
- S7S7
- Tasterbutton
- S8S8
- Tasterbutton
- S10S10
- Tasterbutton
- S12S12
- Tasterbutton
- R1R1
- Widerstandresistance
- D1 bis D26D1 to D26
- Diodediode
- XORXOR
- Exklusiv-Oder GatterExclusive-or gate
- SPSP
- Speichereinrichtungmemory device
- SESE
- Sicherheitseinrichtungsafety device
- SS
- Anzeigeeinrichtungdisplay
- CL1CL1
- Steueranschlußcontrol terminal
- CR1CR1
- Steueranschlußcontrol terminal
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140603 |