DE3924988A1 - Schaltungsanordnung zur ansteuerung eines sicherheitsrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Sicherheitsrelais, z. B. des sogenannten Hauptrelais bzw. Stromversorgungsrelais einer elektronisch geregelten Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens zwei in Serie geschalteten, elektronisch betätigbaren Schal­ tern, insbesondere Transistoren, und mit einer Prüfschal­ tung, die beim Auftreten eines Fehlers oder einer Störung durch Betätigung der Schalter die Stromversorgung des Si­ cherheitsrelais unterbricht.

Eine blockiergeschützte Bremsanlage mit einer derartigen Schaltungsanordnung ist bereits in der DE-PS 26 12 356 und in der DE-OS 32 34 637 (Fig. 3) beschrieben. Die zugehörigen Bremsanlagen sind derart ausgelegt, daß nach dem Ausschalten bzw. nach dem Abfall des Sicherheitsrelais alle Bremsdruck­ regelventile ihre Ruhelage, in der ein ungeregeltes Bremsen jederzeit uneingeschränkt möglich ist, einnehmen oder beibe­ halten. Störungen oder Fehler in der Elektronik können daher die Bremse nicht außer Funktion setzen. Es muß daher gewähr­ leistet sein, daß dieses für die Bremsenfunktion und damit für die Sicherheit des Fahrzeugs wichtige Hauptrelais bei Bedarf abgeschaltet werden kann. Es werden deshalb minde­ stens zwei in Serie geschaltete Transistoren in den Strom­ versorgungsweg des Sicherheits- bzw. Hauptrelais eingefügt, damit auch bei falscher Ansteuerung oder beim Durchschlagen eines Transistors mit Hilfe des zweiten Transistors die Si­ cherheitsfunktion aufrechterhalten werden kann.

Durch die beiden oder mehreren hintereinandergeschalteten Transistoren wird erreicht, daß auch dann das Sicherheitsre­ lais noch abgeschaltet werden kann, wenn einer der beiden Schalter dauernd geschlossen bleibt. Ein solcher Defekt ist jedoch nicht erkennbar, obwohl die durch die redundante An­ ordnung der Schalter beabsichtigte Sicherheitsreserve nicht mehr besteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen Nach­ teil zu beheben und eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Sicherheitsrelais vorzuschlagen, die auch den Ausfall eines redundanten Schalters erkennen läßt.

Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit einer Schal­ tungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst werden kann, deren Besonderheit darin besteht, daß die Funktionsfä­ higkeit der Schalter und der Prüfschaltung in regelmäßigen Zeitabständen oder bei regelmäßig wiederkehrenden Ereignis­ sen, z. B. bei jedem Einschalten der Motorzündung eines Kraftfahrzeugs, überprüfbar ist.

Erfindungsgemäß wird also die durch die Hintereinanderschal­ tung mehrerer Schalter, von denen jeder allein im Störfall das Sicherheitsrelais abschalten kann, geschaffene Verläß­ lichkeit der Überwachung auch dann aufrechterhalten, wenn eines der redundanten Bauteile defekt wird. Der Fehler wird angezeigt und führt bei einem Antiblockiersystem zum Aus­ schalten der Regelung und zur Sicherstellung der Bremsen­ funktion.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung sind bei jedem Prüfvorgang die Schalter unabhängig voneinander auf Durchlaß und auf Unterbrechung überpüfbar. Nur wenn bei­ de Schalter funktionsfähig sind, wird das Sicherheitsrelais eingeschaltet.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Prüfschal­ tung einen Spannungsteiler auf, der derart an die in Serie geschalteten Schalter angeschlossen ist, daß sich während des Prüfvorganges an einem Meßpunkt des Spannungsteilers bei ordnungsgemäßer Funktion der Schalter ein Mittelwert, bei Kurzschluß eines Schalters ein oberer oder unterer Grenzwert einstellt.

Die Einhaltung des Mittelwertes ist mit einem an dem Meß­ punkt angeschlossenen Fensterdiskriminator feststellbar, dessen Ausgangssignal über eine Auswertelogik, wenn kein Fehler vorliegt, die Schalter betätigt und dadurch das Si­ cherheitsrelais einschaltet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung eines Ausfüh­ rungsbeispiels anhand der beigefügten Schaltung und des Si­ gnalverlaufs in verschiedenen Situationen hervor.

Es zeigen

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung eine Schaltungsanord­ nung nach der Erfindung und

Fig. 2 den Signalverlauf bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1, und zwar

Fig. 2a bei intaktem System,

Fig. 2b bei Kurzschluß des Transistors T1 in Fig. 1,

Fig. 2c bei Kurzschluß des anderen Transistors nach Fig. 1 und

Fig. 2d bei defektem Fensterdiskriminator.

Die dargestellte Schaltungsanordnung ist für das Ein- und Ausschalten des sogenannten Hauptrelais 1 eines elektronisch geregelten Antiblockiersystems vorgesehen. Das Hauptrelais 1 ist über zwei in Serie geschaltete Transistoren T1, T2 ange­ schlossen. U_B symbolisiert die Versorgungsspannung, näm­ lich die Batteriespannung eines Fahrzeugs. Mit einem Ar­ beitskontakt a1 dieses Sicherheits- bzw. Hauptrelais wird die Versorgungsspannung für den elektronischen Regler 2 des Antiblockiersystems, einschließlich der von dem Regler ange­ steuerten elektromagnetisch betätigbaren Bremsdruckregelven­ tilen 3, an- und ausgeschaltet. 4 symbolisiert die elektro­ nischen Schaltkreise des Reglers 2.

Die Schalter bzw. Schalttransistoren T1, T2, die hier als Feldeffekttransistoren ausgebildet sind, werden mit Hilfe einer Prüfschaltung 5 regelmäßig auf ihre Funktionsfähigkeit geprüft und auf Durchlaß geschaltet, wenn kein Fehler und keine Störung vorliegt.

Die Prüfschaltung 5 umfaßt einen Fensterdiskriminator 6, ei­ nen logischen Schaltkreis 7 und zwei Verstärkerstufen 8, 9, über die die Gate-Anschlüsse G1, G2 von den Ausgangssignalen der Logik 7 angesteuert werden. Die Stromversorgung der Prüfschaltung 5 erfolgt über eine Hilfsspannung U_H von z. B. 5 Volt, die mit Hilfe eines Spannungswandlers 10 aus der Versorgungsspannung U_B (die in vielen Fällen etwa 12 V beträgt) abgeleitet wird.

Zu der Prüfschaltung 5 gehört auch ein aus zwei in Serie ge­ schalteten Widerständen R1, R2 bestehender Spannungsteiler, der einerseits an die Hilfsspannung U_H, an Masse und an den sogenannten Monitor-Anschluß Mon angeschlossen ist. Der Fensterdiskriminator 6 mißt das an dem Monitoranschluß Mon herrschende Potential, dessen Höhe bzw. dessen Änderung in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Transistoren T1, T2, wie anschließend anhand der Fig. 2 erläutert wird, Aufschluß über die Funktionsfähigkeit der Transistoren T1, T2 gibt.

Das Sicherheitsrelais 1 ist an die Fahrzeugbatterie bzw. Spannungsquelle U_B über einen Arbeitskontakt Zdg anschalt­ bar, der zu dem Zündschloß eines Kraftfahrzeuges gehört.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Bei einem normalen Einschaltvorgang - siehe Fig. 2a - sind nach dem Einschalten der Zündung zum Zeitpunkt t₁ zunächst beide Transistoren T₁, T₂ hochohmig bzw. gesperrt. Auf der Anschlußleitung Mon läßt sich, da die beiden Widerstände R1, R2 gleich sind, (etwa) die halbe Hilfsspannung U_H mes­ sen. Der Fensterdiskriminator 6 signalisiert der Logik 7, ob die Spannung auf der Leitung Mon zwischen z. B. 2 Volt und 3 Volt liegt - dann sind beide Transistoren gesperrt - oder ob diese Bedingung nicht erfüllt ist. Nichterfüllung dieser Be­ dingung wird mit "L" bzw. "0", Erfüllung der Bedingung mit "H" oder "1" signalisiert. Erscheint "1" am Ausgang F.D. des Fensterdiskriminators 6, werden zum Zeitpunkt t₂, d. h. nach einer vorgegebenen Zeitspanne delta t₁ von der Logik 7 die Transistoren T1, T2 angesteuert und auf Durchlaß ge­ schaltet. Am Monitoranschluß Mon sinkt dadurch das Potential auf "0", da der nun niederohmige Transistor T2 den parallel­ liegenden Widerstand R2 des Spannungsteilers überbrückt. Diese Potentialänderung auf der Anschlußleitung Mon hat wie­ derum die Umschaltung des Ausgangssignals F.D. des Fenster­ diskriminators 6 von 1 auf 0 zur Folge.

Ist ein Transistor defekt, ändert sich der eben beschriebene Signalablauf. Ist z. B. der Transistor T1 kurzgeschlossen, so daß er auch ohne Ansteuersignal "geschlossen" bzw. niederoh­ mig ist - siehe Fig. 2b -, wird nach dem Schließen des Zünd­ schalterkontaktes Zdg das Potential auf der Anschlußleitung Mon "zu hoch". Der Ausgang F.D. des Fensterdiskriminators 6 bleibt folglich 0, weshalb eine Ansteuerung der Gate-Elek­ troden G1, G2 der Transistoren T1, T2 durch die Logik 7 unter­ bleibt. Ein Einschalten des Sicherheitsrelais 1 und damit der Stromversorgung über den Kontakt a1 des elektronischen Reglers 2 wird verhindert.

Bei einem Kurzschluß des Transistors T2 bleibt auch nach dem Einschalten der Zündung das Potential auf der Monitorleitung Mon so gering, daß wiederum am Ausgang F.D. des Fensterdis­ kriminators 6 kein Signalwechsel stattfinden kann. Fig. 2c zeigt den Signalverlauf bei diesem fehlerhaften Zustand.

Eine Störung des Fensterdiskriminators 6 ist ebenfalls mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erkennbar. Fig. 2d bezieht sich auf eine mögliche fehlerhafte Reaktion des Fensterdiskriminators. In diesem Beispiel herrscht am Ausgang F.D. des Fensterdiskriminators 6 - nach dem Ein­ schalten der Versorgungsspannung U_H - ständig das Aus­ gangssignal "1". Zum Zeitpunkt t₂ werden daher von der Lo­ gik 7 zunächst beide Transistoren T1, T2 angesteuert und ein­ geschaltet. Da nach diesem Einschalten zum Zeitpunkt t₂ die zu erwartende Potentialänderung am Ausgang F.D. des Fen­ sterdiskriminators 6 jedoch unterbleibt, wird zum Zeitpunkt t₃, also nach der Zeitspanne delta t₂, die Ansteuerung der Transistoren T1, T2 wieder beendet und dadurch das Si­ cherheitsrelais 1 abgeschaltet.

Herrscht am Ausgang F.D. aufgrund eines Defektes des Diskri­ minators 6 ständig das Ausgangssignal 0, unterbleibt eine Ansteuerung der Transistoren T1, T2. Das Relais 1 wird nicht eingeschaltet.

Somit wird also nicht nur ein Defekt der Schalter oder Tran­ sistoren T1, T2, sondern auch ein Defekt oder eine Störung der Prüfschaltung 5 angezeigt und führt zum Abschalten des Sicherheitsrelais.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Sicherheitsre­ lais, z. B. des Stromversorgungsrelais einer elektronisch geregelten Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, mit minde­ stens zwei in Serie geschalteten, elektronisch betätigba­ ren Schaltern, insbesondere Transistoren, und mit einer Prüfschaltung, die beim Auftreten eines Fehlers oder ei­ ner Störung durch Betätigung der Schalter die Stromver­ sorgung des Sicherheitsrelais unterbricht, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Funktionsfähigkeit der Schalter (T1, T2) und der Prüfschaltung (5) in regelmäßi­ gen Zeitabständen oder bei regelmäßig wiederkehrenden Er­ eignissen, z. B. bei jedem Einschalten der Motorzündung eines Kraftfahrzeugs, überprüfbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei jedem Prüfvorgang die Schalter (T1, T2) unabhängig voneinander auf Durchlaß und Unterbrechung überprüfbar sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltung (5) einen Spannungsteiler (R1, R2) aufweist, der derart an die in Serie geschalteten Schalter (T1, T2) angeschlossen ist, daß sich während des Prüfvorganges an einem Meßpunkt (Mon) des Spannungsteilers (R1, R2) bei ordnungsgemäßer Funktion der Schalter (T1, T2) ein Mittelwert, bei Kurz­ schluß eines Schalters ein oberer oder unterer Grenzwert einstellt, und daß die Einhaltung des Mittelwertes mit einem an dem Meßpunkt (Mon) angeschlossenen Fensterdis­ kriminator (6) feststellbar ist, dessen Ausgangssignal (F.D.) über eine Auswertelogik (7) bei ordnungsgemäßem Ablauf des Prüfvorganges die Schalter (T1, T2) betätigt und dadurch das Sicherheitsrelais (1) einschaltet.