JP3825046B2 - 誤電流検知回路 - Google Patents

Description

本発明は電子回路の電源ライン内の誤り電流即ち漏れ電流を検知する回路であって、この電源ライン上の電位をテスト期間中に判断及び分析するための予備電圧源及び電位モニタを有する回路に関する。
ドイツ特許出願Ｎｏ．４２ ４２ １７７（Ｐ ７４３３）は、この種の回路を開示している。開示された回路は多数のバルブコイル及びそれらに関係する最終段をモニタするために用いられる。漏れ電流を検知するために、予備電圧源がバルブコイル用の共通電源ラインに高抵抗を介して接続され、電源ライン上の電位が測定及び分析される。この動作の前に、電源ラインの電源即ち車のバッテリーへの接続は半導体リレーを介して遮断されていた。これに関連する電位モニタが高抵抗分圧器を介して接続されている。短絡即ち電源ラインから電源又はグランドへの漏れ電流が発生したとき、電源ライン上の電位は変化する。
本発明の目的は漏れ電流検知に関する高い精度、感度及び信頼性を有し、且つ比較的簡単に実現できる回路を提供することである。簡単が故に低価格な測定装置が電源ライン上の電位をモニタする。
この目的は請求項１に記載した回路構成により達成できることが判明した。この回路の特徴は電流源が好適に２つの反並列（anti-parallel）接続の電流源を含む電流源の導入であり、この電流源はテスト期間中に誤り電流即ち漏れ電流が所定制限値以内である限りモニタ手段の応答を防止するが、この制限値を僅かでも超えた場合、電源ライン上の電位変動が非常に明らかに、従って簡単に認識できるようにする。
本発明の好適局面において、漏れ電流に対して逆方向に応答する２つの電流源が用いられ、これにより電源ラインからプラス極性の電源及びグランドへの漏れ電流即ち短絡が検知される。
本発明の回路は、例えば制御されたブレーキシステムのバルブコイル及びそれに関係する電子回路をモニタする。このコイルは共通電源ライン及び共通リレーを介して電源電圧に接続されている。この種のブレーキシステムにおいて、誤り電流の検知は高い信頼性をもって保証されなければならない。なぜなら、ブレーキシステムの機能を確保するために、誤動作が生じた場合に制御を切り離さなければならないからである。従って本願は安全について厳密に考慮されている。
本発明の他の特徴、効果及び用途は、添付図面を参照して説明される実施例により明らかになるものである。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の回路要素の構成を概略示す図。
図２は図１の回路に基づく配線図。
図３は図１又は図２の回路での信号変化を漏れ電流の関数として示す。
図４は図１又は図２の回路に用いる電位モニタの基本回路を示す図。
図５は図１又は図２の回路の電流源を実現するための部分的な集積回路の構成を示す図。
図６は図５の回路の変形を図５と同様な図面において示す図。
図１は本発明による回路の基本的動作を示すための図である。Ｌ１、Ｌ２、Ｌｎはブレーキ圧変調に用いられるアンチロック制御（ＡＢＳ）等の自動車制御システムの油圧バルブに設けられたバルブコイルを示す。このコイルはスイッチ即ち最終段Ｔ１、Ｔ２、Ｔｎにより通電又は非通電となる。エネルギを供給するために、共通電源ラインＲＥＦが作動接点Ｋ１を有するリレーＲｅｌ１により電源に接続されている。接点Ｋ１が導通しアンチロック制御が誤動作が発生していないときにのみ行われる。
モニタ回路１は誤り電流即ち漏れ電流を検出するために設けられる。図１には２つの電流源−ＩＱ、＋ＩＱを含む電流源ＩＱのみが示されている。モニタ回路１は予備電圧源Ｕ_Hに接続されている。予備電圧源Ｕ_Hの電位はバッテリー電圧Ｕ_Bの電位より低く、共通グランド電位ＧＮＤより高いので、電源ラインＲＥＦからグランド電位ＧＮＤへの短絡回路、又電源ラインＲＥＦからバッテリー電圧Ｕ_Bへの短絡回路で逆方向の漏れ電流が検出可能となる。このように本実施例の電流源ＩＱは２つの反並列接続された電流源−ＩＱ、＋ＩＱを有する。Ｒｅｌ１又はＫ１が開くと、スイッチＴ１、Ｔ２、Ｔｎが開いた状態で、電源ラインＲＥＦからグランドＧＮＤまでの短絡が生じている場合、電流が単一電流源−ＩＱを介して生じ、電源電圧＋Ｕ_Bへの短絡が生じた場合、単一電流源＋ＩＱを介して電流が生じる。電源ラインＲＥＦ上の電位は、漏れ電流の量が所定制限値より低い限り、又は漏れ電流が所定制限値Ｉｍａｘの範囲以内であれば、（概ね）電位Ｕ_Hに維持される（図３を参照して後述される）。“Ｉｍａｘ”及び“−Ｉｍａｘ”は電流源“ＩＱ”又は“−ＩＱ”の“設計電流値”である。
漏れ電流の量がこれら制限値±Ｉｍａｘを超えて増加すると、電源ラインＲＥＦ上の電位に急峻な変化を生じる。この電位変動は分圧器Ｒ１、Ｒ２を介して電位モニタＰＭ１に信号入力される。この電位変動は電位モニタＰＭ１及びマイクロコンピュータＭＣにより分析される。このマイクロコンピュータＭＣは他のテスト及びモニタ動作も行う（ここでは詳述されない）。誤動作が検出されることにより直ちにリレーＲｅｉ１は信号ライン２を介して開くか、又はリレーの接点Ｋ１の接続が防止される。このようにして、コイルＬ１、Ｌ２、Ｌｎを含むバルブの応答が防止される。これで制御が切り離される。
図１及び図２は上記回路を示している。図１は本発明において重要な要素のみを示し、図２は詳細を示す。
バルブコイルＬ１〜Ｌ４のスイッチＴ１〜Ｔ４による励起電流の活性化及び非活性化のための最終段が図２では示されている。このスイッチＴ１〜Ｔ４は端子Ｇ１〜Ｇ４により作動する。
これらのスイッチまたは端子Ｔ１〜Ｔ４の出力での電位が所定制限値以上か又は以下かは、コンパレータＴＨ１〜ＴＨ４により判断される。この所定制限値は予備電圧源Ｕ_H及び分圧器Ｒ３、Ｒ４により定義される。スイッチＴ１〜Ｔ４が開いた場合、この電位は本実施例において、コンパレータＴＨ１〜ＴＨ４の対応する 入力での電流源Ｑ１〜Ｑ４により決定される。
コンパレータＴＨ１〜ＴＨ４の出力レベルは、スライドレジスタＳＲ１により記録され、マイクロコンピュータＭＣに伝わる。テストパルスがコンバータ３を介してマイクロコンピュータＭＣからスイッチ即ちトランジスタＴ１〜Ｔ４の制御端子Ｇ１〜Ｇ４に送られる。図１で説明したように、バルブコイルＬ１〜Ｌ４はリレーＲｅｌ１を介して車のバッテリーの電圧Ｕ_Bに接続されている。
電源ラインＲＥＦ上の電位は２つの電位モニタＰＭ１及びＰＭ２により判断及びモニタされる。この電位モニタは、分圧器を介して電源ラインＲＥＦに接続されている。電位モニタＰＭ１の機能は図１を参照してすでに説明された。第２の電位モニタＰＭ２は可変しきい値を有するウインドウコンパレータである。スイッチＴＨ５はしきい値を切り替える。コンパレータＰＭ２の出力は制御ユニットＳＴ１において半導体リレーＲｅｌ１を作動する信号に変換される。マイクロコンピュータＭＣの出力はライン２’を介して制御ユニットＳＴ１につながる。誤動作が検出されると、つまり漏れ電流が検出されると、リレーＲｅｌ１は制御ユニットＳＴ１を介して非活性化され、バルブコイルＬ１〜Ｌ４の電流供給は停止される。
他のコンパレータＴＨ６はリレーＲｅｌ１のスイッチング状態を判断する。
図２に示す回路の動作を以下説明する。
リレーＲｅｌ１はメインリレーである。先ずイグニッションがオンすると、リレーＲｅｌ１の接点Ｋ１が閉じる。これによる電源ラインＲＥＦ上の電位変動が電位モニタＰＭ２によりモニタされる。短絡が発生しておらず接点Ｋ１が開いている限り、電源ラインＲＥＦ上の電位は予備電圧源Ｕ_Hにより決定される。Ｋ１が閉じた後、グランドに対するバッテリー電圧Ｕ_Bが電源ラインＲＥＦに供給される。Ｕ_Bの大きさは実質的にＵ_Hより大きい。
Ｋ１が閉じた後、モニタＰＭ２の入力電圧は、モニタＰＭ２の図示されたコンパレータの第２入力上のしきい値を超えて上昇する。このしきい値は電圧Ｕ_H及び抵抗Ｒ８、Ｒ９により予め決められている。このコンパレータの出力は“ハイ”に切り替わる。続いて、コンパレータのしきい値は、このコンパレータの出力が再び“ロー”となるようにスイッチＴＨ５により高い値に設定される。モニタＰＭ２の機能はリレーＲｅｌ１が正常に動作しているとき、これらロー・ハイ・ローの変化により同時にテストされる。高いしきい値に切り替わった後、モニタＰＭ２のコンパレータは電源Ｕ_Bに過電圧が発生したとき、制御ユニットＳＴ１を介してリレー１を作動又は必要であれば解除させるために使用される。バルブコイルＬ１〜Ｌ４の作動は、短いテストパルスによりテストされる。
電源ラインＲＥＦの電源電圧源＋Ｕ_B又はグランドへの短絡に関する本発明によるモニタリングは、電流源ＩＱ即ち信号電流源＋ＩＱ及び−ＩＱにより、以下のようにして行われる。
図３の実施例は、電源ラインＲＥＦ上の電位変化を短絡又は対応する誤り即ち漏れ電流ＩＬｅｃｋの関数として示す。予備電圧源Ｕ_Hの電圧はこの実施例では５ボルトである。電流源ＩＱはこの実施例では±１０ｍＡである。漏れ電流が±１０ｍＡ以内であれば、電源ラインＲＥＦ上の電位は電圧源ＩＱにより電位Ｕ_H＝５ボルトに維持される。しかし、電流が±１０ｍＡを超えると（僅かに超えても）、直ちに電位はグランド電位方向又はバッテリ電圧Ｕ_B方向に突然変化する。この電位変化を判断するには簡単な電位モニタＰＭ１で十分である。たとえば分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２の各精度、バッテリー電圧Ｕ_Bの実際の値等は、漏れ電流検出の精度及び信頼性に関して重要ではない。
この種の電位モニタの簡単な例を図４に示す。電源ラインＲＥＦ上の電位は、２つのコンパレータ４、５により所定のしきい値Ｕｍａｘ及びＵｍｉｎと比較される。しきい値に到達すると、漏れ電流認識信号がＯＲゲート６により発せられる。図５は電流源ＩＱを集積回路により実現した例を示し、この回路はカレントミラー回路を含む。
定義された参照電流“ＩＲＥＦ”は、外部抵抗“ＲＩＲＥＦ”及び内部参照電圧“ＩＲＥＦ”により周知の方法で調節される。この電流は外部予備電圧源Ｕ_Bに接続されている。参照量ＢＩＡＳ１がトランジスタＳｐ１、Ｓｐ２、Ｓｐ３を有するカレントミラー回路により周知の方法で発生される。ＢＩＡＳ１はトランジスタＳｐ４、Ｓｐ５のベースに供給され、トランジスタの動作点を決定する。単一電流源−ＩＱはトランジスタＳｐ６、Ｓｐ７によるカレントミラー動作によって提供される。このトランジスタＳｐ６、Ｓｐ７はトランジスタＳｐ４のコレクタに接続され、カレントミラー回路を提供する。単一電流源＋ＩＱは直列接続のトランジスタＳｐ５、Ｓｐ８により提供される。これにより、２つの反並列接続された電流源により構成された電流源ＩＱが提供され、これは予め定義された大きさの電流を高い電位（＋Ｕ_B）又は低い電位（ＧＮＤ）に供給できる。これら電流源（＋Ｉｍａｘ、−Ｉｍａｘ）の設計値は、両方向で同一でもよく（この実施例の場合）、又は異なる電流源の値でもよい。
この種の集積回路はこの分野でよく知られている。所定電流制限値＋Ｉｍａｘ又は−Ｉｍａｘを超える比較的大きな差電圧は電位モニタに関する必要性能を減少し、ストレイフィールド（stray fields）（電磁的互換性）に対するモニタシステムの感度を低下させる。この発明の回路に必要な全体的構造は従って比較的小さい。
図６の実施例は回路の変形例を示し、図６の回路とはトランジスタＳｐ９、Ｓｐ１０、Ｓｐ１１の接続が僅かに異なる。トランジスタＳｐ９、Ｓｐ１０、Ｓｐ１１は右手電流源＋ＩＱを形成する。この回路変形は、電圧源−ＩＱ及び＋ＩＱが、予備電圧源Ｕ_H及びＲＥＦ接続につながる接続Ａ１、Ａ２の交換のみにより異なることを示す。電流源−ＩＱ及び＋ＩＱは回路的には同一であるが、交換された接続Ａ１，Ａ２により電流の方向が逆である。

Claims (2)

1. 電気回路の電源ライン上の誤り電流即ち漏れ電流を検出する回路であって、テスト期間中に電源ライン上の電位を判断および分析するための予備電圧源および電位モニタを含み、
   前記電源ライン（ＲＥＦ）は最大許容誤り電流即ち漏れ電流に設定される電流源（ＩＱ；＋ＩＱ、−ＩＱ）を介して前記予備電圧源（Ｕ_H）に接続されており、そして
   前記予備電圧源（Ｕ _H ）の電位は、電源電圧（Ｕ _B ）とグランド電位（ＧＮＤ）の間の電位に設定され、前記電流源（ＩＱ）は２つの反並列接続された単一電流源（＋ＩＱ、−ＩＱ）を含み、これらの電流源はそれぞれ各方向の最大許容漏れ電流に設定されていることを特徴とする回路。
2. 前記回路はバルブコイル（Ｌ１〜Ｌ４、Ｌｎ）及び制御されたブレーキシステムの関連する電気回路をモニタするために設けられ、前記コイル（Ｌ１〜Ｌ４、Ｌｎ）は前記電源電圧（Ｕ_B）に共通電源ライン（ＲＥＦ）及び共通リレー（Ｒｅｌ１）を介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の回路。

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