DD299629A5

DD299629A5 - Schaltungsanordnung zur ueberwalzung der endstufen einer vielzahl von ventilen

Info

Publication number: DD299629A5
Application number: DD90343144A
Authority: DD
Inventors: Hans-Wilhelm Bleckmann; Heinz Loreck; Michael Zydek
Original assignee: ��@��@��k��
Priority date: 1989-08-01
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1992-04-30
Also published as: HU212063B; DE3925418A1; US5099198A; HUT58417A; DE3925418C2; FR2650675B1; HU904694D0; CS356990A3; FR2650675A1; GB2236631B; GB2236631A; GB9015498D0; SK279147B6; JPH0370667A; CZ280518B6

Abstract

Eine Schaltungsanordnung zur UEberwachung der Endstufen, naemlich der Leistungstransistoren (LT1-LT4) und deren Verschaltung, insbesondere auf Defekte sowie auf Leck- oder Nebenschluszstroeme, besteht aus einer Vergleichsschaltung * einer ODER-Verknuepfung (2) und einem weiteren Vergleichselement (XOR3). UEber die UEberwachungsschaltung sind die Ansteueranschluesse (S1-S4) elektromagnetisch betaetigbarer Ventile zu einem einzigen Ausgang (A3) zusammengefuehrt. Durch Anlegen kurzer Testpulse an die Ansteuereingaenge (E1-E4) der Endstufen (LT1-LT4) und durch Vergleich des Signalverlaufs am Ausgang (A3) mit dem Testpulsverlauf lassen sich Defekte, Leckstroeme und dergl. erkennen.{Schaltungsanordnung; UEberwachung; Endstufen; Leckstroeme; Vergleichsschaltung; ODER-Verknuepfung; elektromagnetisch betaetigbare Ventile; Testpulse}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Endstufen bzw. der Steuerschaltung einer Vielzahl von elektrisch odor elektromagnetisch betätigbaren Ventilen, z.B. der Bremsdruck-Steuerventile oines Blockiersohutz- und/oder eines Antriebsschlupfregelungssystems, bei der den Endstufen nach einem vorgegebenen Schema kurze Testpulse zuführbar sind.

Die Überwachung einzelner Bauteile und Schaltkreise auf ordnungsgemäßen Zustand und ordnungsgemäßer Funktion hat insbesondere bei sicherheitskritischen Anlagen oder Systemen, zu denen z. B. Kraftfahrzeug-Bremsanlagen mit Blockierschutz (ABS) oder Antriebsschlupfregelung (ASR) gehören, große Bedeutung. Ein drohendes Versagen der Regelung muß nämlich rechtzeitig erkannt und signalisiert werden, damit der Fahrer gewarnt wird und damit durch Abschalten der Regelung zumindest ein ungeregeltes Bremsen gewährleistet werden kann.

Es sind schon zahlreiche Schaltungsanordnungen zur Überwachung der gesamten Blockierschutzregelung (z. B. DE-PS 2612356, DE-OS 3234637) und einzelner Schaltungsteile oder Komponenten bekannt. Zu den slchdrheitskritischen Bauteilen einen ABS gehören auch die Bremsdruck-Steuerventile, mit denen der Bremsdruck im Regelfall konstant gehalten, gesenkt und wieder erhöht wird. Zudieser Bremsdrucksteuerung werden üblicherweise elektromagnetisch betätigbare Hydraulikventile verwendet. Ein Fehler in der Ansteuerschaltung, ein elektrischer Nebenschluß oder ein Leckstrom sollte sofort erkannt werden, weil ein solcher Fehler die Regelung oder gar die Bremsenfunktion gefährden kann.

Da stets eine größere Anzahl solcher Bremsdruck-Steuerventile für eine Bremsanlage benötigt wird - bekannta Bremsanlagen enthalten sechs oder acht Radventile (Einlaß- und Auslaßventile) und weitere Ventile zur Steuerung des Hilfsdrucks-, besteht Bedarf an einer Überwachungsschaltung, die mit wenigen Komponenten pro Ventil bzw. mit einem geringen Gesamtaufwand auskommt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Schaltungsanordnung zu entwickeln, wobei auch auf eine möglichst geringe Anzahl von Anschlüssen und Leitungsführungen im Inneren des elektronischen Reglers Wert gelegt wird. Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe mit einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten \rt gelöst werden kann, deren Besonderheit darin besteht, daß die Ansteueranschlüsse der Ventile (bzw. der Ventilerregerwicklungen) über eine Vergleichsschaltung, die aus einer Kette von Antivalenz- oder Äquivalenzgliedern besteht, und über eine ODER-Verknüpfung zusammengeführt sind sowie daß das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung und das Ausgangssignal der ODER-Verknüpfung einem weiteren Vergleichselement zuführbar sind, dessen Ausgangssignal in Abhängigkeit von den Testpulsen zur Überwachung der Endstufen auswertbar ist.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß die durch die Testsignale ausgelösten Signale über die Vergleichsschaltung, die ODER-^Uerknüpfung und das weitere Vergleichselement zu einem einzigen Anschluß bzw. Ausgang zusammengeführt werden. Der Signalverlauf an diesem Ausgang im Vergleich zu den nach bestimmtem Schema zugeführten Testpulsen beinhaltet eine Aussage über den Zustand der überwachten Schaltung. Mit Hilfe eines Microcomputers, z. B. des ohnehin im Regler vorhandenen Microcomputers, kann der Signalverlauf am Ausgang der erfindungsgemäßen Schaltung im Vergleich zu den Testpulsen problemlos ausgewertet werden.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Vergleichsschaltung aus einer Kette von Antivalenzgliedern mit je zwei Eingängen und einem Ausgang. Das weitere Vergleichselement ist vorzugsweise in gleicher Weise aufgebaut. Die Testpulse sind zweckmäßigerweise kürzer als die Ansprech- bzw. Reaktionszeit der Bremsdruck-Steuerventile, so daß dieses Tecten ständig durchgeführt werden kann und ohne jeden Einfluß auf den Bremsdruckverlauf bleibt.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung ist die ODER-Verknüpfung als „Wired-OR" ausgebildet und reagiert insbesondere auf Leckströme oder Nebenschlußströme, die z. B. durch fehlerhafte Isolation der Ventil-Anschlußleitungen auftreten können. Die Vergleichsschaltung läßt u. a. erkennen, ob die Ansteuertransistoren in den Endstufen ordnungsgemäß durchschalten; die Sättigungsspannuhg sinkt In diesem Fall unter einen vorgegebenen Schwellwert. Die erfindungsgemä(to Überwachungsschaltung zeichnet sich folglich durch einen geringen internen Schaltungsaufwend und durch die Beschränkung auf nur einen Ausgang bzw. nur einen Anschluß für den Auswerte-Microcomputer aus. Dennoch wird eine zuverlässige Überwachung aller angeschlossenen Bremsdruck-Steuerventile auf Leckströme, Nebenschlüsse oder Transistor-Defekte erreicht.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Ertindung gehen mis der folgenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels anhand des beigefügten Schaltbildes hervor.

Es handelt sich in dem dargestellten Beispiel um eine Überwachungsschaltung für die Drucksteuerventile eines Antiblockiersystems (ABS) bzw. einer blockiergeschützten Bremsanlage; symbolisch wiedergegeben sind nur die Erregerwicklungen W1-W4 der Ventile. Der Übersichtlichkeit wegen sind nur vier Ventile dargestellt, obwohl bekannte Anlagen dieser Art je nach Ausgestaltung und Anzahl der Regelkanäle acht und mehr Ventile besitzen, die In der dargestellten Weise zur Überwachung zusammengeführt bzw. logisch verknüpft werden können.

Als Bremsdruck-Steuerventile werden im allgemeinen elektromagnetisch betätigbare Mehrwegeventile verwendet. Im vorliegenden Fall handelt es sich um Ventile mit nur zwei Schaltpositionen. Die Endstufen oder Tioiber zur Umschaltung der einzelnen Ventile enthalten im dargestellten Beispiel je einen Leistungstransistor LT1, LT2, LT3 und LT4. Diese Transistoren werden über Anschlüsse E1-E4, die zu den Gates dieser Transistoren führen, von denAusg'angssignalen eines Microcontrollers bzw. Microcomputers oder einer entsprechenden Logik, die die Regelsignale generiert, angesteuert. Die übrigen in dem Schaltbild wiedergegebenen elektronischen Komponenten gehören zu der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung. Mit Hilfe von Antivalenzgliedern XOR1, X0R2, X0R3 (Exklusiv-Oder) werden die Steueranschlüsse S1-S4 der Ventil-Erregerwicklungen W1-W4 zu einem Ausgang A1 zusammengeführt. Die Antivalenzglieder XOR 1.X0R2, XOR 3 besitzen jeweils zwei Eingänge und einen Ausgang und sind zu einer Kotte, die auch Paritätskette genannt wird, zusammengeschaltet, indem jeweils ein Steueranschluß einer Ventil-Erregerwicklung mit dem Ausgangssignal eines Antivalenzelernentei verknüpft ist, In der dargestellten Weise können nicht nur vier, sondern beliebig viele Ventile bzw. Ventil-Erregerwicklungen zu dem einen Ausgang A1 zusammengeführt werden.

Die Transistoren Ti-T₄ gehören zu einer ODER-Verknüpfung 2, deren Ausgangssignal mit Hilfe weiterer Transistoren T₆, T₈ gebildet wird und an einem Ausgang A2 zur Verfügung steht. An der Basis des Transistors T₆ sind einerseits, d. h. zur Masse hin eine Stromquelle Q1 und andererseits, nämlich zur Stromquelle Ub hin ein ohmschor Widerstand R1 angeschlossen. Der Emitter des Transistors T₆ ist über einen niederohmigen Widerstand R 2 mit der Spannungsquelle U₀ verbunden. Der Widerstand R am Kollektor des Transistors Tg dient vor allem zur Strombegrenzung. Die Stromquelle Q1, der Basiswiderstand R1 und der Emitterwiderstand R2 sind so dimensioniert, daß, solange die Transistoren Tt-T₄ der ODER-Verknüpfung 2 gesperrt sind, die beiden Transistoren T₆ und T₈ Strom führen, so daß am Ausgang A2 der Signalzustand L (Low) herrscht. In einem Ausführungsbeispiel betrug die¹ Batteriespannung Ub bei 12 Volt. Die Konstantstromquello Q1 führte einen Strom I_K von ι mA. Da der Widerstand R1 in diesem Fall 1 k Ohm betrug, lag die Basis des Transistors T₆ auf etwa 11 Volt. Solange die Leistungstransistoren LT1-LT4 nicht angesteuert werden, sind die Transistoren T)-T₄ gesperrt, weil die Basis jedes Transistors, die jeweils über eine der niederohmigen Erregerwicklungen W1-W4 an Ub angeschlossen ist, auf dem Potential dieser Spannungsquelle Ub liegt.

Der über.den Emitterwiderstand R 2 und über die Transistoren T₆, Te fließende Strom führt zu einem Spannungsabfall, der die Basis-Emitter-Strecke der Transistoren T₁-T₄ in Sperrichtung beaufschlagt.

Die beiden Ausgänge A1 und A2 der Vergleichsschaltung 1 bzw. der ODER-Verknüpfung 2 werden schließlich über ein weiteres Vergleichselement X0R4, das ebenso wie die beschriebenen Antivalenzglieder XOR1, X0R2, X0R3 aufgebaut sein kann, zu einem einzigen Ausgangssignal am Ausgang A3 vereinigt

Die dargestellte Überwachungsschaltung arbeitet wie folgt:

Zur Überwachung werden an die Eingänge E1, E2, E3, E4 und damit an die Gate-Anschlüsse der Endstufen ode/ Leistungstransistoren LT1-LT4 nach einem vorgegebenen Schema, vorzugsweise zeitlich versetzt. Testpulse angelegt. Die Ansprechzeit oder Reaktionszeit der Bremsdruck-Steuerventile mit den Erregerwicklungen W1-W4 liegt über der Dauer dieser Testpulse, so daß diese Pulse den Bremsdruckverlauf nicht beeinflussen. Jeder Testpuls an den Eingängen E1-E4 führt zum Durchschalten des entsprechenden Leistungstransistors LT1-LT4, zur Signaländerung am entsprechenden Eingang der Vergleichsschaltung 1 und an dersm Ausgang A1. Außerdem wird durch jeden Testpuls, wenn der entsprechende Leistungstransistor intakt ist, d6r zugehörige Transistor am Eingang der ODER-Verknüpfung 2 auf Durchlaß geschaltet. Dies führt zum Sperren der Transistoren T₅ und T₆ und damit zurÄnderung des Ausgangssignales A2 und Lauf H. Am Ausgang A3 ist durch Vergleich mit dem Te tpuls erkennbar, ob alle Bauelemente in Ordnung sind.

Die ODER-Verknüpfung 2 reagiert auch auf Leckströme oder Nebenschlüsse, die unabhängig von der Ansteuerung der Leistungstransistoren LT1-LT4 zu einem Spannungsabfall über einer oder über mehreren der Erregerwicklungen W1-W4 führen. Der Spannungsabfall über dem niederohmigen Widerstand R 2 ist nämlich auch bei durchgeschalteten Transistoren T₆, T₆ sehr gering. Folglich wird bereits bei einem relativ geringen Leck- oder Nebenschlußstrom über eine der Erregerwicklungen W1-W4 der entsprechende Transistor T)-T₄ c'er ODER-Verknüpfung 2 stromführond und dadurch der Spannungsabfall über R 2 so weit erhöht, daß T₆ und folglich auch Tg sperren. Dies wiederum ist durch Signaländerung am Ausgang A2 der ODER-Verknüpfung 2 und damit auch am Ausgang A3 der Überwachungsschaltung erkennbar.

Dem Signalverlauf an den Eingängen E1-E4 entspricht folglich ein bestimmter Signalverlauf am Ausgang A3, weshalb ein entsprechend programmierter Computer, der den Signalverlauf am Eingang der Signale E1-E4 mit der Reaktion bzw. dem Signalverlauf am Ausgang A3 vergleicht, feststellen kann, c b alles in Ordnung ist oder ob Leckströme oder Nebenschlußströme in den Ventilanschlußwegen auftreten. Der Defekt eines Leistungstransistors, d. h. eine zu hohe Sättigungsspannung oder ein Kurzschluß wird auf gleiche Weise erkannt.

Schaltungen nach Art der ODER-Verknüpfung 2 werden auch als „Wlred-Or" beielchnet. In den Eingängen dieses Wired-Or liegt jeweils θΙίθγ der Transistoren T₁-Ti. Die Transistoren Tg und T₉ in der dargestellten Zusammenschaltung haben die Funktion eines Komparators, der das Potential am Emitter des Transistors T₆ mit dem festen Potential an der Basis dieses Transistors T₆ vergleicht. Nähert sich das Potential am Emitter des Transistors T₆ - durch einen Leckstrom oder Nebenschlußstrom über eine der Wicklungen W1 bis W4 - dem Basispotential des Transistors T₆, wird oine Umschaltung der Transistoren T₆ und T₈ in den Sperrzustand und damit eine Signaländerung am Ausgang A2 hervorgerufen.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung der Endstufen bzw. der Steuerschaltung einer Vielzahl von elektrisch oder elektromagnetisch betätigbaren Ventilen, ζ. B. der Bremsdruck-Steuerventile eines Blockierschutz- oder eines Antriebsschlupfregelungssystems, bei der den Endstufen nach einem vorgegebenen Schema kurze Testpulse zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteueranschlüsse (S 1-S4) der Ventile über eine Vergleichsschaltung, die aus einer Kette von Antivalenz- oder Äquivalenzgliedern (XOR 1, XOR 2, XOR 3) besteht, und über eine ODER-Verknüpfung (2) zusammengeführt sind sowie daß das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung (1) und das Ausgangssignal der ODER-Verknüpfung (2) einem weiteren Vergleichselement (X0R4) zuführbar sind, dessen Ausgangssignal in Abhängigkeit von den Testpulsen zur Überwachung der Endstufen (LT1-LT4) auswertbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (1) aus einer Kette von Antivalenzgliedern (XOR 1, X0R2, XOR 3) mit je zwei Eingängen und einem Ausgang besteht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Vergleichselement (X0R4) ebenfalls ein Antivalenzglied mit zwei Eingängen und einem Ausgang ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Testpulse kürzer als die Reaktionszeit der Ventile sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die ODER-Verknüpfung (2) als „Wired-OR" ausgebildet ist und insbesondere auf Leckströme oder Nebenschlußströme reagiert.