DE4313532B4

DE4313532B4 - Verfahren zur Überprüfung einer Endstufe

Info

Publication number: DE4313532B4
Application number: DE4313532A
Authority: DE
Inventors: Robert Kornhaas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-04-24
Filing date: 1993-04-24
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2013-04-25
Also published as: DE4313532A1; FR2704320A1; JP3705828B2; FR2704320B1; US5521832A; JPH06313784A

Abstract

Verfahren zur Überprüfung einer Endstufe und eines von dieser angesteuerten Elektromagneten auf Kurzschluß gegen die Batteriespannung und/oder Leistungsunterbrechung (Leerlauf) bzw. Kurzschluß gegen Masse unter Verwendung eines Leistungsschalters als Endstufe, der normalerweise bei Übergang der Ansteuerspannung von einem high-Signal auf ein low-Signal ein high-Signal vorgegebener Länge T₁ auf einer Überwachungsleitung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter von Zeit zu Zeit eine Änderung seiner Ansteuerspannung für eine sich auf den Zustand des Elektromagneten nicht auswirkenden Dauer erhält und daß innerhalb der vorgegebenen Länge T₁ nach dem high- nach low-Übergang und innerhalb eines zweiten Zeitraums T₂ nach Ablauf von T₁ überprüft wird, ob auf der Überwachungsleitung high- oder low-Signal vorliegt, und daß aus dem daraus gewonnenen Testmuster auf Fehlerfreiheit oder einem der Fehler geschlossen wird.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überprüfung einer Endstufe und eines von dieser angestreuerten Elektromagneten.

Stand der Technik

Z.B. bei ABS oder ASR-Systemen ist es notwendig die Endstufen und die nachgeschalteten Ventile auf auftretende Fehler zu überwachen. Es sind heute sogenannte intelligente Endstufen, auch Leistungsschalter genannt auf dem Markt, die eine Rückmeldung aufweisen, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist. Es sei hier als Beispiel auf die Leistungsschalter TLE4224 und TLE5224 von Siemens und U577 von SGS Thomson verwiesen. Aus der vorläufigen Spezifikation des TLE4224 geht hervor, daß mit diesen Leistungsschaltern Fehler wie z.B. Unterspannung, Leerlauf, Kurzschluß gegen Masse im Betriebs- und Ruhezustand des Schalters und Kurzschluß gegen Batteriespannung bei aktiviertem Schalter signalisiert wird. Neben induktiven Lasten können auch ohmsche Lasten (z.B. eine Wärmequelle) überwacht werden.

Aus der DE 40 13 393 C2 sind ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Überwachen der Funktion eines Elektromagnetventils bekannt. Dabei wird die Funktion eines Elektromagnetventils überwacht, bei dem der Verlauf der Spannung und/oder des Stromes einer Spule des Ventils in Abhängigkeit von der Zeit gemessen wird. Der Kern dieses Verfahrens besteht darin, dass beim Einschalten des eine Ventilbetätigung einleitenden Stroms durch die Spule der Anstieg der Spannung und/oder des Stromes in Abhängigkeit von der Zeit während einer Zeitspanne, die so kurz ist, dass das Ventil in ihr noch keine mechanische Betätigung ausgeführt hat, gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird. Eine Ausgestaltung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach Einschalten eines eine Ventilbetätigung einleitenden Stromes gemessen wird, ob die Spulenspannung und/oder der Spulenstrom innerhalb eines vorgegebenen Messfensters liegen.

Aus der DE 38 23 182 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur Kurzschlußüberwachung bei einer sequentiellen Ansteuerung von Einspritzventilen einer Brennkraftmaschine bekannt. Dabei ist jeweils ein Halbleiterschalter in Reihe mit einer Spule eines Einspritzventils geschaltet, wobei die Halbleiterschalter von Steuersignalen steuerbar sind. In einer für die Spulen gemeinsamen Leitung ist eine Stromüberwachungsschaltung vorgesehen, die ausgangsseitig mit Einrichtungen zur Abschaltung der Steuersignale verbunden ist.

Vorteile der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen dynamischen Verfahren kann zusätzlich Kurzschluß gegen Batterie (Überlast) auch bei nicht aktivierter Last erkannt werden. Schließlich kann in einer weiteren Ausbildung auch ein Kurzschluß zwischen Magnetventilen erkannt werden.

Figurenbeschreibung
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Blockschaltbild eines ABS 2 bis 10 Zeitdiagramme zur Erläuterung.
In 1 sind mit 1 bis 4 die den Rädern zugeordneten Radgeschwindigkeitssensoren eines ABS bezeichnet. Deren Signale werden einer Auswerteschaltung 5 zugeführt, die einen μ-Prozessor 5a enthält, der aus den Radgeschwindigkeitssignalen Ansteuersignale für Bremsdrucksteuerventile 6 bis 9 erzeugt die über eingangs beschriebene Leistungsschalter 5b bis 5e angesteuert werden.
Der μ-Prozessor überprüft auch die Leistungsschalter 5b bis 5e, indem er ihnen von Zeit zu Zeit bei nicht angesteuertem Ventil einen Impuls von z.B. 40 μs gemäß 2a aufgibt, der das Ventil nicht zum Ansprechen bringt. Mit Beendigung dieses Impulses zum Zeitpunkt t₁ erzeugt der Leistungsschalter z.B. 5b, ohne daß ein Defekt vorliegt einen Impuls entsprechend 2b der z.B. nach T₁ = 15 μs endet, auf der Überwachungsleitung 5f. Der Mikroprozessor tastet innerhalb des Zeitraums T₁ z.B. zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ (z.B. 10 μs) die Überwachungsleitung ab, und stellt ein high-Signal (1) fest. Außerdem tastet der μ-Prozessor die Überwachungsleitung 5f während einer zweiten Phase (z.B. 50 μs) ab, und stellt fest daß hier ein low-Signal (0) vorliegt. Aus dieser Impulsfolge (1, 0) erkennt der μ-Prozessor, daß keine Leitungsunterbrechung, k ein Kurzschluß nach Masse und kein Kurzschluß nach Batteriespannung vorliegt. Der gekreuzte Verlauf in den 2b und 2c bedeutet, daß der Zustand des Signals in diesen Phasen unbestimmt ist, also ein High- oder ein Low-Signal vorliegen kann.
Die Abtastung kann z.B. so vorgenommen werden, daß nach dem Wechsel der Ansteuerung von High nach Low, die Überwachungsleitung in den nächsten 60 μs mehrmals (zwischen 22 und 30 mal in Abhängigkeit von der Quarzfrequenz und somit der Arbeitsgeschwindigkeit des μc) eingelesen wird. In der ersten Phase (2 .. 10 μs nach der Ansteuerung) wird auf High geprüft und in der zweiten Phase (10 .. 60 μs nach der Ansteuerung) wird auf Low geprüft.
Als fehlerfrei wird das Ergebnis des Einlesen interpretiert, wenn in der ersten Phase mindestens 1 mal die Rückmeldung auf High war und in der zweiten Phase die Rückmeldung mindestens 1 mal auf Low war.
Liegt kein Fehler (kein Kurzschluß des Leistungsausgangs nach UBatt oder Masses, bzw. keine Leitungsunterbrechung am Leistungsausgang) vor, liefert die Abtastung einen ca. 10...20 μs dauernden High-Puls. Dieser Impuls wird vom μC erkannt und als "Endstufe, Magnetventil fehlerfrei" interpretiert.
Liegt eine Unterbrechung am Leistungsausgang vor (2c) oder ein Kurzschluß nach Masse (2d), liefert die Abtastung nach Wegnahme der Ansteuerung ein dauerndes High; d.h. durch das Einlesen des High in der zweiten Phase wird dieser Fehler erkannt (Pulsfolge 1, 1).
Besteht ein Kurzschluß vom Leistungsausgang nach Batteriespannung (2e) und wechselt die Ansteuerung wieder von High nach Low, wechselt sofort auch das Signal auf der Überwachungsleitung von High nach Low. Durch das Einlesen des Low in der ersten Phase wird der Fehler erkannt (Pulsfolge 0, 0).
In 3 ist der Fall dargestellt, daß das Ventil angesteuert ist und nun für eine Zeit (ca. 70 μs) das Ansteuersignal auf low gebracht wird (2a), wobei das Ventil aufgrund seiner Trägheit nicht abfällt. Ohne Fehler ergibt sich die Abtastfolge 1, 0 (2b). Bei Leitungsunterbrechung (2c) und bei Kurzschluß nach Masse (2d) stellt sich auf der Überwachungsleitung die gezeigte Signalfolge 1, 1 ein. Schließlich erhält man bei Kurzschluß gegen Batteriespannung die Signalfolge der 3e (0, 0).
Man kann nun die vier Leistungsschalter 5b bis 5e gestaffelt ansteuern.
Außerhalb der Regelung wird pro Softwarezyklus (Tp = 10 ms) je eine Endstufe angesteuert und die Rückmeldung dieser Endstufe nach der Ansteuerung in den folgenden 60 μs mehrmals eingelesen. Im folgenden Softwarezyklus wird die nächste Endstufe angesteuert und die Rückmeldung dieser Endstufe überwacht usw. Sind alle Endstufen überprüft, geht es wieder bei der ersten Endstufe los. Die Gesamtzeit der kompletten Überprüfung aller Endstufen beträgt bei z.B. 4 Endstufen 40 ms. Dies zeigt 4, wobei mit Us die Ansteuersignale und mit Uu die Signale auf der Überwachungsleitung bezeichnet sind. In 4 liegt kein Fehler vor.
Besteht ein Kurzschluß des Leistungsausganges der angesteuerten Endstufen nach UBatt oder liegt eine Unterbrechung vor, wird dieser Fehler durch die Impulsfolge (bei Kurzschluß liegt die Rückmeldeleitung nach der Ansteuerung immer auf Low (5): bei Unterbrechung wird immer ein High (6) auf der Überwachungsleitung nach der Ansteuerung erkannt. Der Fehler ist bei dem Leistungsschalter 5c (= U_s12) angenommen.
In 7 ist der Fall dargestellt, daß das Ventil 5d (U_s13) angesteuert ist und die Leistungsstufe einen Kurzschluß gegen die Batteriespannung aufweist.
Gemäß der Weiterbildung der Ansprüche 4 und 5 wird zusätzlich noch geprüft, ob ein Kurzschluß zwischen den Anschlüssen zweier Leistungsstufen vorliegt. Dies kann gemäß 8 dadurch geschehen, daß zwei Leistungsschalter gemäß 8a und 8b angesteuert werden, wobei sich die Impulsfolge der 8c für den ersten Leistungsschalter bei keinem Kurzschluß ergibt, und somit ein Kurzschluß zwischen den Leistungsausgängen der beiden Enstufen anzeigt.
Eine weitere Erkennungsmöglichkeit des Kurzschlusses zeigt 10.
Um einen Kurzschluß zwischen den Leistungsausgängen zweier (oder mehrerer) Endstufen zu erkennen, wird die Rückmeldung aller Endstufen in der ersten und zweiten Phase eingelesen; d.h. es wird nicht wie bei dem Grundverfahren nur die Rückmeldung der gerade geprüften Endstufe eingelesen, sondern alle.
In dem in 10 gezeigten Beispiel wird der Kurzschluß zwischen der Endstufe 5d und 5e erkannt, weil die Rückmeldung der Endstufe 5e bei der Prüfung der Endstufe 5d in der ersten Phase fälschlicherweise ein High ausgibt, und somit ein Kurzschluß zwischen den Leistungsausgängen der beiden Ventile anzeigt; das gleiche gilt bei der Prüfung der Endstufe 5e.

Claims

Verfahren zur Überprüfung einer Endstufe und eines von dieser angesteuerten Elektromagneten auf Kurzschluß gegen die Batteriespannung und/oder Leistungsunterbrechung (Leerlauf) bzw. Kurzschluß gegen Masse unter Verwendung eines Leistungsschalters als Endstufe, der normalerweise bei Übergang der Ansteuerspannung von einem high-Signal auf ein low-Signal ein high-Signal vorgegebener Länge T₁ auf einer Überwachungsleitung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsschalter von Zeit zu Zeit eine Änderung seiner Ansteuerspannung für eine sich auf den Zustand des Elektromagneten nicht auswirkenden Dauer erhält und daß innerhalb der vorgegebenen Länge T₁ nach dem high- nach low-Übergang und innerhalb eines zweiten Zeitraums T₂ nach Ablauf von T₁ überprüft wird, ob auf der Überwachungsleitung high- oder low-Signal vorliegt, und daß aus dem daraus gewonnenen Testmuster auf Fehlerfreiheit oder einem der Fehler geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung in einem konstanten Rythmus erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mehreren Endstufen und Elektromagneten in einem System diese gestaffelt von einer Überprüfungseinrichtung überwacht werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß innerhalb der Länge T₁ der Überwachung einer Endstufe zusätzlich die Überwachungsleitungen wenigstens eines Teils der anderen Endstufen samt Elektromagnet überwacht werden und aus dem Signal auf einer der anderen Überwachungsleitungen in diesem Zeitraum T₁ auf Kurzschluß zwischen den Leistungsausgängen zweier Endstufen geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Änderung der Ansteuerspannung eines ersten Leistungsschalters von low auf high ein anderer Leistungsschalter für die Zeit der Änderung und eine nachfolgende Zeit länger als T₁ von low auf high gesteuert wird und daß aus der Tatsache der Ansteuerung des anderen Leistungsschalters und einem high-Signal auf der Überwachungsleitung des ersten Leistungsschalters in dem Zeitraum T₂ auf Kurzschluß zwischen den Ausgängen des ersten und zweiten Leistungsschalters geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die gestaffelte Überprüfung der einzelnen Leistungsschalter eine gestaffelte Überprüfung der einzelnen Leistungsschalter gegen Kurzschluß mit einem anderen Leistungsschalter erfolgt.