EP3997723B1 - Vorrichtung mit einer individuellen not-aus-funktion - Google Patents

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EP3997723B1
EP3997723B1 EP20733395.6A EP20733395A EP3997723B1 EP 3997723 B1 EP3997723 B1 EP 3997723B1 EP 20733395 A EP20733395 A EP 20733395A EP 3997723 B1 EP3997723 B1 EP 3997723B1
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EP
European Patent Office
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switch
load
energy
energy source
function
Prior art date
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EP20733395.6A
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English (en)
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EP3997723A1 (de
Inventor
Thomas KLAUCK
Marcel Brasch
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Liebherr Electronics and Drives GmbH
Original Assignee
Liebherr Elektronik GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H3/022—Emergency operating parts, e.g. for stop-switch in dangerous conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
    • H01H47/004—Monitoring or fail-safe circuits using plural redundant serial connected relay operated contacts in controlled circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H2009/0083—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00 using redundant components, e.g. two pressure tubes for pressure switch

Definitions

  • the present invention relates to a device with an individual emergency stop function.
  • Emergency stop functions are now an important component in control systems in order to quickly put a device or machine into a safe state in the event of a danger or to avert a hazard.
  • the EN 10 2014 117280 A1 shows a safety switching device for switching an electrical consumer on and off safely, in which, if necessary, the power lines leading to the load can be physically severed if a switch-based power-off is not successful.
  • stop category 1 the energy supply to the drive elements is immediately disconnected, although this only makes sense if the sudden shutdown of the energy does not cause any danger.
  • stop category 1 systems a controlled shutdown is carried out. The machine is put into a safe state and only then is the energy to the drive elements finally disconnected. This is useful if clamps, brakes, etc. require energy.
  • Systems with stop category 2 ensure that the machine is put into a safe state but the energy is not disconnected. This category is used primarily when there is no technical possibility of disconnecting the energy safely. For example, in a crane with a load lifting magnet, switching off the voltage to the magnet would cause the load to fall.
  • different circuits with different control devices are often used in the system architecture in order to specifically target the deactivation of components at just one part.
  • At least 3 circuit elements are required for such functionality, which enables individual control of outputs of a control unit in the event of an emergency stop together with a second shutdown path.
  • 2n switches typically 2n+1 switches
  • n outputs are required for n outputs to be switched individually, which means there are a high number of error sources and a high number of components.
  • the device is provided with an individual emergency stop function and comprises an energy source for providing electrical energy, a load that can be supplied with energy via the energy source, a first switch that is arranged between the energy source and the load and, in its open state, interrupts a supply of energy to the load, a second switch that is arranged between the energy source and the load downstream of the first switch and, in its open state, interrupts a supply of energy to the load, and a logic unit that is designed to actuate the first switch and the second switch.
  • the device is characterized in that the logic unit is further designed to open the second switch in the event of an emergency stop request in order to disconnect the load from the energy source and to check whether opening the switch has led to a disconnection of the energy source from the load and, if not, to open the first switch.
  • the emergency stop function of the device is called “individual” because it first performs a targeted shutdown of the load and only if this fails does it interrupt the main power supply by opening the first switch.
  • the second switch only serves to switch the load attached to it on or off and that other loads that can be switched independently are not switched by operating the second switch. Since the second switch also serves to regularly switch the load on and off, it is therefore not necessary to provide another separate switch. In order to meet the strict requirements for an emergency stop, there must be a second switching path for deactivating the power supply to the load, which according to the invention is provided via the first switch. In contrast to the prior art, this saves a switching unit and allows a more compact and less error-prone device to be provided.
  • the first switch and the second switch are connected in series.
  • the series connection of the two switches immediately shows that the opening of just one of the switches leads to an interruption of the energy supply to the load, so that the load is in a safe state.
  • At least one further load is connected to the energy source via a branch arranged downstream of the first switch and upstream of the second switch.
  • This further load is connected via an associated switch, which is also arranged in series with the first switch of the device.
  • This further load is thus controlled by the logic unit in that the associated switch can be switched by the logic unit.
  • the logic unit now receives an emergency stop request for a specific load of the several loads, the main power supply is not cut off by opening the first switch, but rather only the load for which the request was received is switched off by opening the associated second switch.
  • the other loads can continue to be supplied with power.
  • the logic unit detects that the load is still being supplied with energy after an attempt to open the associated second switch, the first switch is opened immediately so that not only the load for which the emergency stop request was received but all loads that can be controlled by the logic unit are disconnected from the energy supply.
  • the opening of the first switch deactivates the main power supply of the device and the opening of the second switch only deactivates the associated load.
  • n+1 switches need to be present in the device for implementing the emergency stop function, so that only two switches are required for exactly one load.
  • the required number of switches does not increase linearly by a factor of 2 when the loads used increase, but only increases in line with the number of loads.
  • the energy source is a battery of a vehicle and in particular can also represent a connection to the terminal 30 of a vehicle battery.
  • the terminal 30 describes the positive line of the battery.
  • the emergency stop function is an emergency stop function in stop category 2.
  • the structure of the device makes it possible to keep other components of the device in operation despite an emergency stop request. Only if the second switch is defective or cannot be opened for another reason is it disconnected from the main power supply, so that any other loads are no longer supplied with power.
  • the functionality of the emergency stop function is ensured up to performance level "d" according to ISO-13849.
  • the logic unit draws its energy from an independent energy source derived from U supply .
  • first switch and the second switch are used to implement the emergency stop function of the load. Additional switches are therefore not required.
  • second switch an exclusively assigned switch which is arranged downstream of the first switch and to which only the load to be switched. Additional switches connected in series are preferably not provided.
  • the second switch is the switch that is also used for the regular on or off switching of the load.
  • the invention further relates to a control system for a vehicle with a device according to one of the above-mentioned aspects.
  • Fig.1 shows a structure of a possible circuit of the present invention.
  • the device 1 has an energy source 2, which is represented in the figure by a supply voltage "U supply ". This is connected directly to a first switch 4, which can be controlled by a logic unit 6 via the line 8. The other end of the first switch 8 is connected to a second switch 5, which can also be controlled by the logic unit 6. The control line bears the reference number 9. The other end of the second switch 5 is directly connected to a load 3, which is to be separable from the energy source 2 by means of the emergency stop function.
  • the load 3 is connected to earth with its terminal facing away from the switch, so that when the first switch 4 and the second switch 5 are closed, a voltage drop occurs across the load.
  • a semiconductor diode 11 connected in parallel to the load can be provided, which is connected with its cathode to the line between the second switch and the load and with its anode to ground.
  • the diode is located in the illustrated circuit of the Fig.1 therefore in the blocking direction.
  • connection 10 which runs from the logic unit 6 to the load 3
  • the logic unit 6 can check whether the load 3 is de-energized or not.
  • an emergency stop request is sent from the unit 7 to the logic unit 6. This in turn causes the second switch 5 to open from its closed to its open position using the line 9. If this opening process is successful, the load 3 is disconnected from the energy source and placed in the safe This is in the Fig.1 shown with the dashed lines.
  • Fig.2 shows the alternative shutdown path to be carried out in dashed lines.
  • the logic unit 6 disconnects the main power supply by moving the first switch 4 to its open position. To do this, the first switch 4 is moved to its open position via line 8, so that all of the loads arranged downstream of the first switch 4 are disconnected from the power supply.
  • the line 10 outgoing from the logic unit 6 confirms (hence shown in dashed lines) that the load 3 is disconnected from its power supply 2.
  • the invention makes it possible to deactivate a dedicated electrical output using an emergency stop signal, while other outputs can remain unchanged in their state. This allows non-safety-relevant functions to continue running even though an emergency stop signal has successfully disconnected a load.
  • the logic unit shown can also consist of an interconnection of several independent individual logic units.

Landscapes

  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer individuellen Not-Aus-Funktion.
  • Not-Aus-Funktionen bilden heute einen wichtigen Bestandteil in Steuerungssystemen, um in einem Gefahrenfall oder zur Abwendung einer Gefahr eine Vorrichtung oder eine Maschine schnell in einen sicheren Zustand zu versetzen.
  • Dabei muss die einwandfreie Funktion der Not-Aus-Ketten stets durch den Aufbau und die Steuerungsarchitektur sichergestellt sein. Je mehr Bauteile in einer solchen Sicherheitskette verbaut werden, desto schlechter wird ihre Verfügbarkeit, da jedes Bauteil eine intrinsische Ausfallrate mit sich bringt. Diese Ausfallraten addieren sich im Gesamtsystem, so dass es wichtig ist, die Anzahl von Komponenten in solchen Sicherheitsketten zu minimieren.
  • Aus der DE 100 41 633 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei dem zwei in Reihe geschaltete Schalter eine Stromzufuhr zu einer Last unterbrechen können.
  • Die DE 10 2014 117280 A1 zeigt ein Sicherheitsschaltgerät zum Ein- und sicheren Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers, bei dem notfalls eine physische Durchtrennung der zur Last führenden Stromleitungen erfolgen kann, sofern eine schalterbasierte Stromlosschaltung nicht erfolgreich sein sollte.
  • Herkömmliche Not-Aus-Anforderungen werden in der Regel mit Hilfe eines Schalters (Schütz, Relais, Transistor, etc.) in der Energiehauptversorgung (Zuleitung) gelöst. Dabei wird bei der Aktivierung eines Not-Aus-Schalters oder einer Notaus-Kette der Schalter geöffnet und dadurch die an die Energieversorgung angeschlossenen Teilsysteme energielos, so dass der sichere Zustand erreicht ist.
  • Bei Systemen der Stopp-Kategorie 2 werden unabhängige Energiekreise aufgebaut, die dann durch eine spezielle Verschaltung der Steuerungen (Topologien), den gewünschten Zielzustand bereitstellen können.
  • Die unterschiedlichen Kategorien unterscheiden sich dabei wie folgt:
    Bei der Stopp-Kategorie 0 wird die Energiezufuhr zu den Antriebselementen sofort getrennt, wobei dies aber nur sinnvoll ist, wenn das plötzliche Abschalten der Energie keine Gefährdung verursacht. Bei Systemen der Stopp-Kategorie 1 wird ein gesteuertes Stillsetzen durchgeführt. Dabei wir die Maschine in einen sicheren Zustand versetzt, und erst danach wird die Energie zu den Antriebselementen endgültig getrennt. Dies ist sinnvoll, wenn Klemmungen, Bremsen o. Ä. Energie benötigen. Systeme mit der Stopp-Kategorie 2 bewirken, dass die Maschine in einen sicheren Zustand versetzt, die Energie aber nicht getrennt wird. Diese Kategorie wird vor allem dann genutzt werden, wenn technisch keine Möglichkeit besteht, gefahrlos die Energie zu trennen. Zum Beispiel würde bei einem Kran mit Lasthebemagnet das Abschalten der Spannung am Magnet zum Abstürzen der Last führen. Hierfür werden oftmals in der Systemarchitektur unterschiedliche Schaltkreise mit unterschiedlichen Steuergeräten verwendet, um das Deaktivieren von Komponenten gezielt auf nur einen Teil zu richten.
  • Oftmals ist es bei Aktivierung eines Not-Aus-Schalters aber wünschenswert, dass nicht alle dedizierten Ausgänge eines Steuersystems energielos geschaltet werden, so dass nicht sicherheitsrelevante Ausgänge des Steuersystems weiter mit Energie versorgt werden.
  • Dabei ist es aber nach dem Stand der Technik so, dass für eine solche Funktionalität, die eine individuelle Steuerung von Ausgängen eines Steuergeräts bei einem Not-Aus zusammen mit einem 2. Abschaltweg ermöglicht, mindestens 3 Schaltungselemente benötigt werden. So werden bei n individuell zu schaltenden Ausgängen 2n Schalter (typischerweise 2n+1 Schalter) benötigt, wodurch eine hohe Anzahl an Fehlerquellen und auch eine hohe Anzahl an Bauteilen vorhanden ist.
  • Es ist demnach das Ziel der vorliegenden Erfindung, die vorstehend aufgeführten Probleme abzumildern oder zu überwinden, damit auch bei einer weniger Bauteile erfordernden Umsetzung ein Not-Aus dedizierte Ausgänge eines Steuerungssystems nicht abschaltet sondern ihren Zustand weiterhin beibehält.
  • Dies gelingt mit einer Vorrichtung, welche sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind dabei in den abhängigen Ansprüchen festgelegt.
  • Nach der Erfindung ist demnach vorgesehen, dass die Vorrichtung mit einer individuellen Not-Aus-Funktion versehen ist und eine Energiequelle zum Bereitstellen von elektrischer Energie, eine Last, die über die Energiequelle mit Energie versorgbar ist, einen ersten Schalter, der zwischen der Energiequelle und der Last angeordnet ist und in seinem geöffneten Zustand eine Versorgung von Energie an die Last unterbricht, einen zweiten Schalter, der zwischen der Energiequelle und der Last stromabwärts des ersten Schalters angeordnet ist und in seinem geöffneten Zustand eine Versorgung von Energie an die Last unterbricht, und eine Logikeinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, den ersten Schalter und den zweiten Schalter zu betätigen. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinheit ferner dazu ausgelegt ist, bei einer Not-Aus-Anforderung den zweiten Schalter zu öffnen, um die Last von der Energiequelle zu trennen, und zu überprüfen, ob das Öffnen des Schalters zu einem Trennen der Energiequelle von der Last geführt hat, und falls nicht, den ersten Schalter zu öffnen.
  • Die Not-Aus-Funktion der Vorrichtung wird deswegen als "individuell" bezeichnet, da sie zuerst eine gezielte Abschaltung der Last vornimmt und nur dann, wenn dies fehlgeschlagen ist, die Haupt-Energiezufuhr über das Öffnen des ersten Schalters unterbricht.
  • Es kann demnach vorgesehen sein, dass der zweite Schalter nur zum An- bzw. Ausschalten der daran angehängten Last dient und andere unabhängig davon schaltbare Lasten nicht durch Betätigen des zweiten Schalters geschaltet werden. Da der zweite Schalter auch zum regulären Ein- und Ausschalten der Last dient, ist es also nicht erforderlich, einen weiteren separaten Schalter vorzusehen. Um die strengen Anforderungen an einen Not-Aus zu erfüllen, muss es einen zweiten Schaltweg zum Deaktivieren der Energiezufuhr an die Last geben, der nach der Erfindung über den ersten Schalter gegeben ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik spart man sich somit eine Schalteinheit und kann eine kompaktere und weniger fehleranfällige Vorrichtung vorsehen.
  • Nach einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Schalter und der zweite Schalter zueinander in Reihe geschaltet sind. Durch die Reihenschaltung der beiden Schalter geht unmittelbar hervor, dass bereits das Öffnen von nur einem der Schalter zu einer Unterbrechung der Energiezufuhr an die Last führt, so dass sich die Last in einem sicheren Zustand befindet.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens eine weitere Last über eine stromabwärts des ersten Schalters und stromaufwärts des zweiten Schalters angeordnete Abzweigung mit der Energiequelle verbunden ist. Diese weitere Last ist dabei über einen zugehörigen Schalter angebunden, der ebenfalls in Reihe zu dem ersten Schalter der Vorrichtung angeordnet ist. So wird diese weitere Last durch die Logikeinheit gesteuert, indem der zugehörige Schalter durch die Logikeinheit schaltbar ist.
  • Dem Fachmann ist klar, dass es dabei eine Vielzahl von weiteren Lasten geben kann, die stromabwärts des ersten Schalters angebunden sind und dabei vorzugsweise über einen jeweiligen weiteren Schalter verfügen, der die Stromzufuhr unabhängig von dem ersten Schalter an die Last steuern kann. So kann vorgesehen sein, dass die Energiequelle mit dem ersten Schalter verbunden ist und stromabwärts des ersten Schalters eine Vielzahl von Lasten angebunden ist, die jeweils über einen zugehörigen Schalter mit der Energiequelle verbindbar sind. Dabei kann jeder Schalter durch die Logikeinheit steuerbar ausgebildet sein.
  • Erreicht die Logikeinheit nun eine Not-Aus-Anforderung für eine bestimmte der mehreren Lasten, wird nicht etwa durch Öffnen des ersten Schalters die Energie-Hauptversorgung gekappt, sondern es wird gezielt nur diejenige Last durch Öffnen des zugehörigen zweiten Schalters energielos geschaltet, für die die Anforderung eingegangen ist. Die anderen Lasten können dabei mit der Energieversorgung weiter versorgt werden.
  • Stellt die Logikeinheit nach einem Öffnungsversuch des zugehörigen zweiten Schalters hingegen fest, dass die Last weiterhin mit Energie versorgt wird, wird unverzüglich der erste Schalter geöffnet, so dass nun nicht nur die Last, für die die Anforderung des Not-Aus empfangen worden ist, sondern alle durch die Logikeinheit steuerbaren Lasten von der Energieversorgung getrennt werden.
  • So kann es vorkommen, dass aufgrund eines durchlegierten zweiten Schalters ein Öffnen nicht möglich ist, so dass der 2. Weg zum Unterbrechen der Energiezufuhr mittels Öffnung des ersten Schalters durchgeführt werden muss.
  • Nach einer Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Öffnen des ersten Schalters ein Deaktivieren der Energie-Hauptversorgung der Vorrichtung ist und das Öffnen des zweiten Schalters nur das Deaktivieren der zugehörigen Last bewirkt.
  • Nach einer optionalen Modifikation kann vorgesehen sein, dass bei einer Anzahl von n Lasten, die mit einer Not-Aus-Funktion steuerbar sind, nur n+1 Schalter in der Vorrichtung zur Umsetzung der Not-Aus-Funktion vorhanden sein müssen, so dass bei genau einer Last nur zwei Schalter erforderlich sind.
  • Dabei steigt also die erforderliche Anzahl an Schalter nicht linear um den Faktor 2 bei einer Erhöhung der verwendeten Lasten, sondern wird nur gleichlaufend mit der Anzahl der Lasten erhöht.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die Energiequelle eine Batterie eines Fahrzeugs ist, und insbesondere auch einen Anschluss an die Klemme 30 einer Fahrzeugbatterie darstellen kann. Die Klemme 30 beschreibt dabei die Plus-Leitung der Batterie.
  • Nach der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Not-Aus-Funktion eine Not-Aus-Funktion in der Stopp-Kategorie 2 ist. Durch den Aufbau der Vorrichtung ist es also möglich, trotz einer Not-Aus-Anforderung andere Bestandteile der Vorrichtung weiterhin in Betrieb zu halten. Lediglich dann, wenn der zweite Schalter defekt ist oder sich aus einem anderen Grund nicht öffnen lässt, erfolgt ein Abtrennen von der Haupt-Energiezufuhr, sodass auch die eventuell weiteren Lasten nicht mehr mit Energie versorgt werden. Nach der Erfindung ist dabei die Funktionsweise der Not-Aus-Funktion sichergestellt bis Performance Level "d" nach ISO-13849.
  • Weiter kann nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Logikeinheit ihre Energie von einer unabhängigen und aus UVersorgung abgeleiteten Energiequelle bezieht.
  • Vorzugsweise wird zur Umsetzung der Not-Aus-Funktion der Last nur auf den ersten Schalter und den zweiten Schalter zurückgegriffen. Weitere Schalter sind demnach nicht erforderlich. So gibt es für jede mit der Not-Aus-Funktion der vorliegenden Erfindung versehene Last einen exklusiv dieser zugeordneten Schalter (sog. zweiter Schalter), der stromabwärts des ersten Schalters angeordnet ist und an dem nur die zu schaltende Last hängt. Weitere dazu in Reihe geschaltete Schalter sind vorzugsweise nicht vorgesehen.
  • Nach der Erfindung kann weiter vorgesehen sein, dass der zweite Schalter derjenige Schalter ist, der auch zum regulären An- oder Ausschalter der Last genutzt wird.
  • Durch das erfindungsgemäße Zusammenlegen der Not-Aus-Funktion und des normalen Schaltungsbetriebs, ist eine Einsparung eines Schalters möglich, wobei aber trotzdem die Funktion einer individuellen Not-Ausschaltung beibehalten wird. Der erforderliche zweite Abschaltweg (für den Fall, dass die erste Abschaltung über den zweiten Schalter aus nicht näher differenzierten Gründen fehlschlägt) ist durch den ersten Schalter umgesetzt.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Steuerungssystem für ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehend aufgeführten Aspekte.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:
    • Fig. 1:
    ein allgemeines Schema der vorliegenden Erfindung, in der ein erster Abschaltweg bei einer Not-Aus-Anforderung hervorgehoben ist, und
    Fig. 2:
    das allgemeine Schema der vorliegenden Erfindung, in der ein zweiter Abschaltweg bei einer Not-Aus-Anforderung hervorgehoben ist.
  • Fig. 1 zeigt dabei eine Struktur einer möglichen Verschaltung der vorliegenden Erfindung.
  • Dabei weist die Vorrichtung 1 eine Energiequelle 2 auf, die vorliegend durch eine Versorgungsspannung "UVersorgung" in der Figur dargestellt ist. Diese ist direkt an einen ersten Schalter 4 angeschlossen, der durch eine Logikeinheit 6 über die Leitung 8 steuerbar ist. Das andere Ende des ersten Schalters 8 ist dabei mit einem zweiten Schalter 5 verbunden, der ebenfalls durch die Logikeinheit 6 steuerbar ist. Die Steuerleitung trägt dabei das Bezugszeichen 9. Das andere Ende des zweiten Schalters 5 steht in direkter Verbindung mit einer Last 3, die mittels der Not-Aus-Funktion von der Energiequelle 2 trennbar sein soll.
  • Da in dem Abschnitt zwischen den beiden Schaltern 4, 5 weitere Lasten angehängt sein können (nicht dargestellt) ist das dortige Spannungsniveau mit "Ustopp" bezeichnet und entspricht demnach nicht unbedingt der Versorgungsspannung UVersorgung.
  • Die Last 3 ist dabei mit ihrem dem Schalter abgewandten Anschluss mit Erde verbunden, so dass bei geschlossenen Zuständen des ersten Schalters 4 und des zweiten Schalters 5 ein Spannungsabfall über der Last anliegt.
  • Weiter kann zur Stabilisierung der Not-Aus-Funktion eine parallel zur Last geschaltete Halbleiterdiode 11 vorgesehen sein, die mit ihrer Kathode an die zwischen dem zweiten Schalter und der Last führenden Leitung angeklemmt ist und mit ihrer Anode mit Erde verbunden ist. Die Diode befindet sich in der dargestellten Verschaltung der Fig. 1 demnach in Sperrrichtung.
  • Mit der Verbindung 10, die von der Logikeinheit 6 hin zur Last 3 verläuft, kann die Logikeinheit 6 prüfen, ob die Last 3 energielos ist oder nicht.
  • Zu beachten ist, dass die dargestellten Zustände der Schalter frei gewählt sind und nichts über die eigentlichen Betriebszustände aussagen
  • In einem Anwendungsbeispiel der Erfindung geht bei einer mit Energie versorgten Last 3 eine Not-Aus-Anforderung von der Einheit 7 an die Logikeinheit 6. Diese wiederum veranlasst mit Hilfe der Leitung 9 eine Öffnung des zweiten Schalters 5 aus seiner geschlossenen in seine geöffnete Position. Ist dieser Öffnungsvorgang erfolgreich, so ist die Last 3 von der Energiequelle getrennt und in den sicheren Zustand überführt worden. Dies ist in der Fig. 1 mit den gestrichelt ausgeführten Leitungen dargestellt.
  • Stellt die Logikeinheit 6 mittels ihrer Leitung 10 hingegen fest, dass die Last trotz eines Öffnungsversuchs des zweiten Schalters 5 weiterhin mit Energie versorgt wird (durchgehend gezeichnete Leitung 10), so ist es erforderlich, die Abschaltung der Last 3 über einen alternativen Abschaltweg durchzuführen.
  • Fig. 2 zeigt den dann auszuführenden alternativen Abschaltweg in gestrichelter Ausführung.
  • Schlägt also das direkte Abschalten der Last 3 fehl (bspw. wegen einem durchlegierten Schalter oder dergleichen), das das Beibehalten der Funktionalität von weiteren an der Leitung "UStopp" angehängten Lasten mit sich bringen würde, führt die Logikeinheit 6 ein Trennen der Energie-Hauptzufuhr durch, indem der erste Schalter 4 in seine geöffnete Stellung überführt wird. Hierzu wird über die Leitung 8 der erste Schalter 4 in seine geöffnete Position überführt, so dass alle der zum ersten Schalter 4 stromabwärts angeordneten Lasten von der Energieversorgung getrennt werden.
  • Die von der Logikeinheit 6 abgehende Leitung 10 bestätigt (daher gestrichelt ausgeführt) dabei, dass die Last 3 von ihrer Energieversorgung 2 getrennt ist.
  • Somit ist es durch die Erfindung möglich, einen dedizierten elektrischen Ausgang mit Hilfe eine Not-Aus-Signals zu deaktivieren, während andere Ausgänge in ihrem Zustand unverändert beibehalten werden können. Dies ermöglicht das Weiterlaufen von nicht sicherheitsrelevanten Funktionen, obwohl ein Not-Aus-Signal eine Last erfolgreich abgekoppelt hat.
  • Die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Logikeinheit kann auch aus einer Verschaltung von mehreren unabhängigen Einzellogikeinheiten bestehen.

Claims (10)

  1. Vorrichtung (1) mit einer individuellen Not-Aus-Funktion, umfassend:
    eine Energiequelle (2) zum Bereitstellen von elektrischer Energie,
    eine Last (3), die über die Energiequelle (2) mit Energie versorgbar ist,
    einen ersten Schalter (4), der zwischen der Energiequelle (2) und der Last (3) angeordnet ist und in seinem geöffneten Zustand eine Versorgung von Energie an die Last (3) unterbricht,
    einen zweiten Schalter (5), der zwischen der Energiequelle (2) und der Last (3) stromabwärts des ersten Schalters (4) angeordnet ist und in seinem geöffneten Zustand eine Versorgung von Energie an die Last (3) unterbricht, und
    eine Logikeinheit (6), die dazu ausgelegt ist, den ersten Schalter (4) und den zweiten Schalter (5) zu betätigen,
    wobei
    die Logikeinheit (6) ferner dazu ausgelegt ist:
    bei einer Not-Aus-Anforderung den zweiten Schalter (5) zu öffnen, um die Last (3) von der Energiequelle (2) zu trennen, und
    zu überprüfen, ob das Öffnen des zweiten Schalters (5) zu einem Trennen der Energiequelle (2) von der Last (3) geführt hat, und falls nicht, den ersten Schalter (4) zu öffnen, dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens eine weitere Last (3) über eine stromabwärts des ersten Schalters (4) und stromaufwärts des zweiten Schalters (5) angeordnete Abzweigung mit der Energiequelle (2) verbunden ist, wobei
    die weitere Last über einen weiteren Schalter verfügt, der die Stromzufuhr unabhängig von dem ersten Schalter (4) an die weitere Last steuert, und
    der weitere Schalter durch die Logikeinheit steuerbar ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Schalter (4) und der zweite Schalter (5) zueinander in Reihe geschaltet sind.
  3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Öffnen des ersten Schalters (4) ein Deaktivieren der Energie-Hauptversorgung der Vorrichtung (1) ist und das Öffnen des zweiten Schalters (5) nur das Deaktivieren der zugehörigen Last (3) bewirkt.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Anzahl von n Lasten (3), die mit einer Not-Aus-Funktion steuerbar sind, nur n+1 Schalter (4, 5) in der Vorrichtung (1) zur Umsetzung der Not-Aus-Funktion vorhanden sein müssen, so dass bei einer Last (3) nur zwei Schalter (4, 5) erforderlich sind.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energiequelle (2) eine Batterie eines Fahrzeugs ist, und insbesondere auch einen Anschluss an die Klemme 30 einer Fahrzeugbatterie darstellen kann.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Not-Aus-Funktion eine Not-Aus-Funktion in der Stopp-Kategorie 2 ist.
  7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Logikeinheit (6) ihre Energie von einer unabhängigen und aus der Versorgungsspannung (2) abgeleiteten Energiequelle bezieht.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Umsetzung der Not-Aus-Funktion der Last (3) nur auf den ersten Schalter (4) und den zweiten Schalter (5) zurückgegriffen wird.
  9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Schalter (5) derjenige Schalter ist, der auch zum regulären An- oder Ausschalten der Last (3) genutzt wird.
  10. Steuerungssystem für ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
EP20733395.6A 2019-07-16 2020-06-15 Vorrichtung mit einer individuellen not-aus-funktion Active EP3997723B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019119238.2A DE102019119238A1 (de) 2019-07-16 2019-07-16 Vorrichtung mit einer individuellen Not-Aus-Funktion
PCT/EP2020/066426 WO2021008790A1 (de) 2019-07-16 2020-06-15 Vorrichtung mit einer individuellen not-aus-funktion

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EP3997723A1 EP3997723A1 (de) 2022-05-18
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