DE102011085437B4

DE102011085437B4 - Circuit arrangement and method for monitoring an electrical and/or electronic component

Info

Publication number: DE102011085437B4
Application number: DE102011085437.1A
Authority: DE
Inventors: Norbert Memmel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2031-10-29
Also published as: DE102011085437A1

Abstract

Schaltungsanordnung (1), insbesondere zur Überwachung einer Spannungsquelle (11), umfassend- einen Eingang (10), der mit einer Spannungsquelle (11) verbindbar ist,- ein Aktivierungselement (12), insbesondere ein Taster,- einen Ausgang (20), wobei mittels des Aktivierungselements (12) eine Spannung zwischen dem Eingang (10) und dem Ausgang (20) anlegbar ist, und wobei der Ausgang (20) mit einem Schaltelement (18) verbindbar ist, das geeignet ist, bei einem Stromfluss zwischen Eingang (10) und Ausgang (20) zu schalten,- und ein Begrenzungselement (16), wobei das Begrenzungselement (16) eingerichtet ist, den Stromfluss zwischen dem Eingang (10) und dem Ausgang (20) zu begrenzen, wobei das Begrenzungselement (16) den Stromfluss zwischen dem Eingang (10) und dem Ausgang (20) abhängig von einer an dem Begrenzungselement (16) anliegenden Spannung unterbricht, wobei das Begrenzungselement (16) die an dem Begrenzungselement (16) anliegende Spannung mit einem Spannungsschwellwert vergleicht und bei Unterschreiten des Spannungsschwellwerts den Stromfluss unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsschwellwert veränderbar ist, wobei der Spannungsschwellwert von einem Benutzer individuell eingestellt werden kann und/oder oder von einem Kontrollelement, insbesondere einem Mikrokontroller (24), abhängig von Umgebungsvariablen und/oder der Beschaffenheit der Spannungsquelle (11) gewählt wird.Circuit arrangement (1), in particular for monitoring a voltage source (11), comprising - an input (10) which can be connected to a voltage source (11), - an activation element (12), in particular a button, - an output (20), wherein a voltage can be applied between the input (10) and the output (20) by means of the activation element (12), and wherein the output (20) can be connected to a switching element (18) which is suitable, when a current flows between the input ( 10) and output (20) to switch, - and a limiting element (16), wherein the limiting element (16) is set up to limit the current flow between the input (10) and the output (20), wherein the limiting element (16) interrupts the flow of current between the input (10) and the output (20) depending on a voltage present at the limiting element (16), the limiting element (16) comparing the voltage present at the limiting element (16) with a voltage threshold value and interrupts the current flow when the voltage falls below the threshold value, characterized in that the voltage threshold value can be changed, wherein the voltage threshold value can be set individually by a user and/or by a control element, in particular a microcontroller (24), depending on environmental variables and/or the condition the voltage source (11) is selected.

Description

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, Spannungsquellen wie sie üblicherweise für Fahrzeuge mit Elektromotor verwendet werden, sogenannte Batterie-Packs, mit einem Mikrocontroller auszustatten. Der Mikrocontroller übernimmt Funktionen wie beispielsweise die Überwachung und Anzeige des Ladezustands, Schutz- oder Wartungsfunktionen oder Kommunikation mit anderen Komponenten. Er wird üblicherweise durch einen Taster gestartet und schaltet sich selbsttätig wieder ab. In der DE 38 44 093 A1 ist eine Elektrohandwerkzeugmaschine mit einer netzunabhängigen Stromversorgung beschrieben.It is known to equip voltage sources such as those commonly used for vehicles with an electric motor, so-called battery packs, with a microcontroller. The microcontroller takes over functions such as monitoring and displaying the state of charge, protection or maintenance functions or communication with other components. It is usually started by a button and switches itself off again automatically. In the DE 38 44 093 A1 describes an electric hand tool with a mains-independent power supply.

Der Taster aktiviert während des Tastendrucks über eine sogenannte Wake-Up Schaltung die Spannungsversorgung des Mikrocontrollers. Da im Ruhezustand die gesamte Elektronik zur Steuerung des Batterie-Packs inaktiv ist, muss der Taster zum Aktivieren des Mikrocontrollers das gesamte Potential des Batterie-Packs schalten. Der Tastendruck muss mindestens während der Zeitdauer, die der Mikrocontroller zum Starten benötigt, aktiv sein. Danach fließt kein Strom mehr in der Wake-up Schaltung und der Mikrocontroller übernimmt selbst die Kontrolle über seine Spannungsversorgung. Beim Herunterfahren schaltet der Mikrocontroller selbsttätig die Spannungsversorgung ab und wartet darauf, dass die Spannung unter die Betriebsgrenze absinkt. Im abgeschalteten Zustand liegt die Gesamtstromaufnahme einer derartigen Schaltung im Bereich von wenigen µA.When the button is pressed, the button activates the power supply of the microcontroller via a so-called wake-up circuit. Since all of the electronics for controlling the battery pack are inactive when it is idle, the button to activate the microcontroller must switch the entire potential of the battery pack. The button press must be active for at least the amount of time it takes the microcontroller to start up. After that, no more current flows in the wake-up circuit and the microcontroller takes control of its own power supply. When shutting down, the microcontroller automatically switches off the power supply and waits for the voltage to drop below the operating limit. When switched off, the total current consumption of such a circuit is in the range of a few µA.

Wenn jedoch aufgrund von Störungen das Abschalten nicht möglich ist, etwa weil aufgrund einer mechanischen oder elektrischen Fehlfunktion des Tasters die Wake-up Schaltung dauerhaft aktiv ist, liegt die Gesamtstromaufnahme im Bereich von mehreren mA. Je nach Kapazität der Spannungsquelle führt dies innerhalb einer kurzen Zeit, die typischerweise einige Tage beträgt, zu einer Tiefentladung. Besonders Li-Ionen Batterien werden damit unbrauchbar, da sie durch die Tiefenentladung dauerhaft schwer geschädigt werden.However, if it is not possible to switch off due to interference, for example because the wake-up circuit is permanently active due to a mechanical or electrical malfunction of the button, the total current consumption is in the range of several mA. Depending on the capacity of the voltage source, this leads to deep discharge within a short time, which is typically a few days. Li-ion batteries in particular become unusable as they are permanently and severely damaged by the deep discharge.

Eine derartige Störung kann beispielsweise auch auftreten, wenn ein abnehmbar ausgestalteter Batterie-Pack auf den Taster gelegt wird, so dass der Taster durch das Gewicht des Batteriepacks dauerhaft gedrückt wird.Such a fault can also occur, for example, if a battery pack designed to be removable is placed on the button, so that the button is pressed continuously by the weight of the battery pack.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die Erfindung sieht eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente, insbesondere einer Spannungsquelle vor, die die beschriebenen Probleme vermeidet, indem der Stromfluss abhängig von einer vorliegenden Spannung, insbesondere bei einer drohenden Tiefentladung, unterbrochen wird. Die Erfindung ist für jede elektrische Vorrichtung geeignet, die eine Spannungsquelle mit begrenzter Kapazität aufweist und die durch ein Aktivierungselement aktiviert wird. Als Beispiel sei die eingangs beschriebene Ansteuerung eines Batteriepacks für einen elektrischen Antrieb genannt, ebenso möglich ist der Einsatz in einer batteriebetriebenen Fernbedienung.The invention provides a circuit arrangement and a method for controlling an electrical and/or electronic component, in particular a voltage source, which avoids the problems described by interrupting the flow of current depending on a voltage present, in particular when there is an impending deep discharge. The invention is suitable for any electrical device which has a voltage source with limited capacity and which is activated by an activation element. The control of a battery pack for an electric drive described above is mentioned as an example; use in a battery-operated remote control is also possible.

Gemäß der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die insbesondere zur Ansteuerung der Spannungsquelle bei der eine Tiefentladung verhindert werden soll, dient. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Eingang, der mit der Spannungsquelle verbindbar ist, und einen Ausgang, der mit einem Schaltelement verbindbar ist. Mittels eines Aktivierungselements wird eine Spannung zwischen dem Eingang und dem Ausgang angelegt, und ein Strom fließt vom Eingang zum Ausgang. Das Schaltelement ist eingerichtet zu schalten, sobald ein derartiger Stromfluss zwischen Eingang und Ausgang vorliegt. Die Schaltungsanordnung umfasst außerdem ein Begrenzungselement, wobei das Begrenzungselement eingerichtet ist, den Stromfluss zwischen dem Eingang und dem Ausgang zu begrenzen.According to the invention, a circuit arrangement is provided which serves in particular to control the voltage source in which deep discharge is to be prevented. The circuit arrangement includes an input that can be connected to the voltage source and an output that can be connected to a switching element. A voltage is applied between the input and the output by means of an activation element, and a current flows from the input to the output. The switching element is set up to switch as soon as such a current flow occurs between the input and the output. The circuit arrangement also includes a limiting element, the limiting element being set up to limit the current flow between the input and the output.

Erfindungsgemäß ist das Begrenzungselement eingerichtet, den Stromfluss zwischen dem Eingang und dem Ausgang abhängig von einer zwischen dem Eingang und dem Ausgang anliegenden Spannung zu unterbrechen. Wenn aufgrund einer Störung des Aktivierungselements dauerhaft Strom vom Eingang zum Ausgang der Schaltungsanordnung fließt und dadurch die Spannungsquelle entladen wird, ändert sich die an dem Begrenzungselement anliegende Spannung. Abhängig von der aktuellen an dem Begrenzungselement anliegenden Spannung wird der Stromfluss durch das Begrenzungselement unterbrochen und eine weitere Entladung damit verhindert. Damit kann beispielsweise ein Absinken der Spannung unter einen vorgegebenen Schwellwert, ein Spannungseinbruch oder ein charakteristischer zeitlicher Verlauf der Spannung erkannt werden. Unter einem Unterbrechen des Stromflusses soll hierbei verstanden werden, dass kein oder nur ein sehr kleiner Strom von typischerweise weniger als 35 µA in der Schaltungsanordnung fließt.According to the invention, the limiting element is set up to interrupt the current flow between the input and the output as a function of a voltage present between the input and the output. If, due to a fault in the activation element, current flows continuously from the input to the output of the circuit arrangement and the voltage source is discharged as a result, the voltage present at the limiting element changes. Depending on the current voltage applied to the limiting element, the flow of current through the limiting element is interrupted and further discharge is thus prevented. In this way, for example, a drop in the voltage below a predetermined threshold value, a voltage dip or a characteristic time profile of the voltage can be detected. An interruption of the current flow is to be understood here as meaning that no current or only a very small current of typically less than 35 μA flows in the circuit arrangement.

Bevorzugt ist das Begrenzungselement eingerichtet, den Stromfluss abhängig von an dem Begrenzungselement Spannung zu unterbrechen. Mit anderen Worten ist das Begrenzungselement also bevorzugt so in die Schaltungsanordnung integriert, dass die an dem Begrenzungselement anliegende Spannung direkt von der zwischen den Eingang und dem Ausgang anliegenden Spannung abhängt. Dies wird beispielsweise durch eine Reihenschaltung des Begrenzungselements mit einem oder mehreren Widerständen zwischen Eingang und Ausgang erreicht. Der Ausgang ist dabei bevorzugt mit Massepotential verbunden.The limiting element is preferably set up to interrupt the current flow as a function of the voltage at the limiting element. In other words, the limiting element is preferably integrated into the circuit arrangement in such a way that the voltage applied to the limiting element is directly dependent on the voltage between the in input and the output voltage. This is achieved, for example, by connecting the limiting element in series with one or more resistors between the input and output. The output is preferably connected to ground potential.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Begrenzungselement eingerichtet, die an dem Begrenzungselement anliegende Spannung mit einem vorgegebenen Spannungsschwellwert zu vergleichen und bei Unterschreiten des Spannungsschwellwerts den Stromfluss zu unterbrechen. Dazu umfasst das Begrenzungselement bevorzugt eine Z-Diode, wobei die Sperrspannung der Z-Diode, den Spannungsschwellwert bestimmt. Unterschreitet die an der Z-Diode anliegende Spannung die Sperrspannung der Z-Diode, wird der Stromfluss zwischen Eingang und Ausgang der Schaltungsanordnung unterbrochen.In a particularly preferred embodiment of the invention, the limiting element is set up to compare the voltage present at the limiting element with a predetermined voltage threshold value and to interrupt the current flow if the voltage falls below the threshold value. For this purpose, the limiting element preferably includes a Z diode, the blocking voltage of the Z diode determining the voltage threshold value. If the voltage applied to the zener diode falls below the blocking voltage of the zener diode, the current flow between the input and output of the circuit arrangement is interrupted.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das Begrenzungselement einen Kondensator zur Unterbrechung des Stromflusses. In a further preferred embodiment of the invention, the limiting element comprises a capacitor for interrupting the flow of current.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst das Begrenzungselement eine Komparator-Schaltung. Mit einer Komparatorschaltung wird die an dem Begrenzungselement anliegende Spannung mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Vorteil bei dieser Ausführung ist, dass der Schwellwert entweder vom Benutzer manuell eingestellt oder für verschiedene Applikationen programmiert werden kann oder automatisch von dem Begrenzungselement in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen so gewählt werden kann, dass eine Unterbrechung des Stromflusses zuverlässig und unter optimierten Bedingungen stattfinden kann. Für die automatische Wahl des Schwellwerts kann beispielsweise ein Kennfeld oder eine Look-up Tabelle in einer Speichereinheit vorliegen und von dem Begrenzungselement abgerufen werden. Um die Umgebungsbedingungen festzustellen können zusätzliche Sensorelemente vorhanden sein, oder gegebenenfalls Informationen von der Ansteuervorrichtung der Spannungsquelle abgerufen werden.In a further preferred embodiment of the invention, the limiting element comprises a comparator circuit. The voltage present at the limiting element is compared with a predetermined threshold value using a comparator circuit. The advantage of this design is that the threshold value can either be set manually by the user or programmed for different applications or automatically selected by the limiting element depending on the ambient conditions so that the current flow can be interrupted reliably and under optimized conditions. For the automatic selection of the threshold value, for example, a characteristic map or a look-up table can be present in a memory unit and called up by the limiting element. In order to determine the ambient conditions, additional sensor elements can be present, or, if necessary, information can be retrieved from the control device of the voltage source.

Das Aktivierungselement der Schaltungsanordnung ist bevorzugt ein Schalter, der manuell ausgelöst werden kann, also als Taster ausgebildet ist. Alternativ kann der Schalter beispielsweise durch ein zusätzliches Sensorelement, ausgelöst werden, oder durch ein Funksignal. Solange der Schalter geschlossen ist, fließt Strom vom Eingang zum Ausgang der Schaltungsanordnung, es sei denn der Stromfluss wird durch das Begrenzungselement anhängig von der anliegenden Spannung erfindungsgemäß unterbrochen.The activation element of the circuit arrangement is preferably a switch that can be triggered manually, ie is designed as a button. Alternatively, the switch can be triggered, for example, by an additional sensor element, or by a radio signal. As long as the switch is closed, current flows from the input to the output of the circuit arrangement, unless the flow of current is interrupted according to the invention by the limiting element depending on the applied voltage.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung mit einer Schaltungsanordnung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist. Der Eingang der Schaltungsanordnung ist mit einer, insbesondere als Batteriepack ausgebildeten, Spannungsquelle verbunden. Der Ausgang der Schaltungsanordnung ist mit einem Schaltelement verbunden ist, welches eingerichtet ist, bei einer zwischen dem Eingang und dem Ausgang anliegenden Spannung eine Ansteuerungsvorrichtung, insbesondere einen Mikrocontroller, zu aktivieren. Der Mikrocontroller ist bevorzugt eingerichtet, die Spannungsquelle zu überwachen.The invention also relates to a device with a circuit arrangement which is constructed as described above. The input of the circuit arrangement is connected to a voltage source, designed in particular as a battery pack. The output of the circuit arrangement is connected to a switching element which is set up to activate a control device, in particular a microcontroller, when a voltage is present between the input and the output. The microcontroller is preferably set up to monitor the voltage source.

Bevorzugt ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass die Schaltungsanordnung Teil einer Wake-up Schaltung zur Aktivierung des Mikrocontrollers ist.The device is preferably designed in such a way that the circuit arrangement is part of a wake-up circuit for activating the microcontroller.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente, insbesondere einer Spannungsquelle. Dabei wird durch Betätigung eines Aktivierungselements eine Spannung zwischen einem Eingang und einem Ausgang einer Schaltungsanordnung, angelegt, wodurch eine Ansteuerungsvorrichtung für die Komponente aktiviert wird. Die Schaltungsanordnung ist dabei bevorzugt ausgebildet wie oben beschrieben. Erfindungsgemäß wird mittels eines Begrenzungselements der Stromfluss zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Schaltungsanordnung abhängig von einer in der Schaltungsanordnung vorliegenden Größe, welche die eine zwischen dem Eingang und dem Ausgang anliegende Spannung repräsentiert, unterbrochen.The invention also relates to a method for controlling an electrical and/or electronic component, in particular a voltage source. In this case, by actuating an activation element, a voltage is applied between an input and an output of a circuit arrangement, as a result of which a control device for the component is activated. The circuit arrangement is preferably designed as described above. According to the invention, the flow of current between the input and the output of the circuit arrangement is interrupted by means of a limiting element depending on a variable present in the circuit arrangement, which represents the voltage present between the input and the output.

Bei dem erfindungsgemäße Verfahren ist die Schaltungsanordnung bevorzugt als Teil einer Wake-up Schaltung für die Ansteuerungsvorrichtung ausgebildet. Unter Wake-up Schaltung wird eine Schaltung verstanden, die auf verschiedene Wake-up Signale reagieren kann und die Elektronik aus einem Schlafzustand mit sehr geringer Stromaufnahme in einen Betriebszustand versetzt. Zusätzlich oder alternativ wird durch die Wake-up Schaltung bevorzugt die Ansteuerungsvorrichtung aktiviert. Zusätzlich oder alternativ wird bevorzugt durch die Ansteuerungsvorrichtung eine als Life-Hold-Schaltung ausgebildete Steuerschaltung aktiviert. Unter einer Life-Hold Schaltung wird eine Schaltung verstanden, die die Spannungsversorgung der Ansteuerungsvorrichtung aufrecht erhält, unabhängig von der Wake-up Schaltung. Zusätzlich oder alternativ steuert und/oder überwacht die Ansteuerungsvorrichtung die Spannungsquelle für die Wake-up Schaltung. Das erfindungsgemäße Verfahren kann demnach in vorteilhafter Weise bei der Ansteuerung eines Batterie-Packs mit einem Mikrocontroller als Ansteuerungsvorrichtung verwendet werden.In the method according to the invention, the circuit arrangement is preferably designed as part of a wake-up circuit for the control device. A wake-up circuit is understood to be a circuit that can react to various wake-up signals and switches the electronics from a sleep state to an operating state with very little current consumption. Additionally or alternatively, the activation device is preferably activated by the wake-up circuit. Additionally or alternatively, a control circuit designed as a life-hold circuit is preferably activated by the control device. A life-hold circuit is understood to mean a circuit that maintains the voltage supply of the control device, independently of the wake-up circuit. Additionally or alternatively, the control device controls and/or monitors the voltage source for the wake-up circuit. The method according to the invention can therefore be used advantageously when controlling a battery pack with a microcontroller as the control device.

Die Begrenzung des Stromflusses wird in einer besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt, indem, wenn eine in der Schaltungsanordnung vorliegende, eine Spannung repräsentierende Größe, einen vorbestimmten Spannungsschwellwert unterschreitet, eine Unterbrechung des Stromflusses in der Schaltungsanordnung durchgeführt wird. Somit wird ein Einbrechen der von der Spannungsquelle bereitgestellten Spannung erkannt. Ein derartiges Einbrechen kann auf eine Tiefentladung der Spannungsquelle hindeuten. Durch die Unterbrechung des Stromflusses wird eine weitere Entladung verhindert.The current flow is limited in a particularly preferred embodiment of the invention The method according to the invention is achieved by interrupting the flow of current in the circuit arrangement when a variable present in the circuit arrangement and representing a voltage falls below a predetermined voltage threshold value. A dip in the voltage provided by the voltage source is thus detected. Such a dip can indicate a deep discharge of the voltage source. By interrupting the flow of current, further discharge is prevented.

Bevorzugt bleibt nach Unterbrechung des Stromflusses in der Wake-up Schaltung, die Life-Hold-Schaltung aktiv, so dass die Ansteuerungsvorrichtung kontrolliert abgeschaltet werden kann. Nach dem Abschalten ist ein erneutes Aktivieren der Ansteuerungsvorrichtung durch die Wake-up Schaltung erst wieder möglich, wenn die Bedingungen, die zum Unterbrechen des Stromflusses durch das Begrenzungselement geführt haben, nicht mehr vorliegen und die Spannung die an dem Begrenzungselement anliegt also zum Beispiel wieder oberhalb des Schwellwerts liegt.After the current flow in the wake-up circuit is interrupted, the life-hold circuit preferably remains active, so that the control device can be switched off in a controlled manner. After switching off, the activation device can only be activated again by the wake-up circuit when the conditions that led to the interruption of the current flow through the limiting element are no longer present and the voltage present at the limiting element is therefore above it again, for example of the threshold.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen und den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention result from the drawings and the dependent claims.

Figurenlistecharacter list

1 shows schematically a circuit for driving a voltage source, which includes a circuit arrangement according to a preferred embodiment of the invention.
2 shows a flowchart according to a preferred embodiment of the method according to the invention.

Ausführungen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist einen schematischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 1 dargestellt, die als Teil einer Schaltung zur Ansteuerung einer Spannungsquelle 11 ausgebildet. Die Spannungsquelle 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Batteriepack ausgebildet, wie er zum Beispiel in elektrisch betriebenen Fahrzeugen eingesetzt wird. Es kann sich jedoch auch um eine andere Ausbildung einer Spannungsquelle mit begrenzter Kapazität, wie beispielsweise jeder handelsübliche Akkumulator handeln.In 1 is a schematic circuit diagram of a circuit arrangement 1 according to the invention, which is designed as part of a circuit for driving a voltage source 11. In this exemplary embodiment, the voltage source 11 is in the form of a battery pack, such as is used in electrically powered vehicles, for example. However, it can also be a different design of a voltage source with a limited capacity, such as any commercially available rechargeable battery.

Es ist eine Ansteuerungsvorrichtung 22 vorgesehen, die einen Mikrocontroller 24 umfasst. Der Mikrocontroller 24 ist dazu ausgebildet, die Spannungsquelle 11 zu A control device 22 is provided, which includes a microcontroller 24 . Microcontroller 24 is designed to switch voltage source 11 on

Überwachen und/oder anzusteuern, indem er beispielsweise den Ladezustand der Spannungsquelle ausliest und/oder Wartungsfunktionen und/oder Schutzfunktionen und/oder Kommunikation mit anderen Komponenten der Schaltung übernimmt, wie beispielsweise einem Schalter 26 und/oder einem Eingang 40 eines Spannungsreglers (nur schematisch dargestellt). Der Mikrocontroller 24 wird über die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 1 aktiviert. Dazu weist die Schaltungsanordnung einen Eingang 10 auf, der mit der Spannungsquelle 11 verbunden ist. Die Schaltungsanordnung 1 weist einen Ausgang 20 auf. In Reihe zwischen Eingang 10 und Ausgang 20 sind ein Taster 12, ein Widerstand 14 und ein Begrenzungselement 16 geschalten. Über einen weiteren Widerstand ist die Schaltungsanordnung 1 mit Massepotential verbunden.Monitoring and/or controlling, for example by reading the state of charge of the voltage source and/or taking over maintenance functions and/or protective functions and/or communicating with other components of the circuit, such as a switch 26 and/or an input 40 of a voltage regulator (shown only schematically ). The microcontroller 24 is activated via the circuit arrangement 1 according to the invention. For this purpose, the circuit arrangement has an input 10 which is connected to the voltage source 11 . The circuit arrangement 1 has an output 20 . In series between input 10 and output 20, a button 12, a resistor 14 and a limiting element 16 are connected. The circuit arrangement 1 is connected to ground potential via a further resistor.

Beim Einschaltvorgang wird durch Drücken des Tasters 12 der Stromkreis geschlossen und zwischen Eingang 10 und Ausgang 20 liegt eine Spannung an. Der Ausgang 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Schaltelement 18 verbunden, das als NPN-Transistor 19 ausgebildet ist. Liegt eine Spannung zwischen dem Eingang 10 und dem Ausgang 20 an, so schaltet der Transistor 19 und aktiviert damit die Spannungsversorgung für den Mikrocontroller 24. Zusammen bilden die Schaltungsanordnung 1 und das Schaltelement 18 somit eine Wake-up Schaltung 1' für den Mikrocontroller 24.During the switch-on process, the circuit is closed by pressing button 12 and a voltage is present between input 10 and output 20. In this exemplary embodiment, the output 20 is connected to a switching element 18 which is in the form of an NPN transistor 19 . If there is a voltage between the input 10 and the output 20, the transistor 19 switches and thus activates the voltage supply for the microcontroller 24. Together, the circuit arrangement 1 and the switching element 18 thus form a wake-up circuit 1' for the microcontroller 24.

Sobald der Mikrocontroller 24 nach einem üblicherweise etwa 100 ms dauernden Startvorgang (Power-up) betriebsbereit ist, aktiviert er eine Life-Hold Schaltung 2, welche parallel zur Wake-Up Schaltung geschaltet ist. Die Zeitdauer, die der Taster 12 gedrückt bleibt muss also mindestens der Zeitdauer entsprechen, die der Mikrocontroller 24 für den Startvorgang benötigt. Anschließend übernimmt der Mikrocontroller 24 die Kontrolle über seine Spannungsversorgung durch die Life-Hold Schaltung 2. Dies bedeutet, dass auch nach dem Loslassen des Tasters 12, die Spannungsversorgung des Mikrocontrollers 24 aufrecht erhalten wird.As soon as the microcontroller 24 is ready for operation after a starting process (power-up) that usually lasts about 100 ms, it activates a life-hold circuit 2, which is connected in parallel with the wake-up circuit. The length of time that button 12 remains pressed must therefore correspond at least to the length of time that microcontroller 24 requires for the starting process. The microcontroller 24 then takes over control of its power supply through the life-hold circuit 2. This means that the power supply to the microcontroller 24 is maintained even after the button 12 is released.

Beim Herunterfahren schaltet der Mikrocontroller 24 in einer sogenannten Power-Down-Loop die Spannungsversorgung über die Life-Hold Schaltung 2 ab und wartet darauf, dass die Spannung unter die Betriebsgrenze absinkt. Im abgeschalteten Zustand beträgt die Gesamtstromaufnahme der Schaltung in diesem Ausführungsbeispiel nur wenige µA, beispielsweise weniger als 35 µA.When shutting down, the microcontroller 24 switches off the voltage supply via the life-hold circuit 2 in a so-called power-down loop and waits for the voltage to drop below the operating limit. In the switched-off state, the total current consumption of the circuit in this exemplary embodiment is only a few μA, for example less than 35 μA.

Um zu gewährleisten, dass auch bei Fehlfunktionen in der Wake-up Schaltung 1', die beispielsweise durch ein mechanisches Klemmen oder dauerhaftes Gedrückthalten des Tasters 12 verursacht sein können, weist die Schaltungsanordnung 1 ein Begrenzungselement 16 auf, das in diesem Beispiel als Z-Diode 17 ausgebildet ist. Das Begrenzungselement 16 ist ausgebildet, um den Stromfluss zwischen Eingang 10 und Ausgang 20 abhängig von einer an dem Begrenzungselement anliegenden Spannung zu unterbrechen. Sinkt die an der Z-Diode 17 anliegende Spannung unter die Sperrspannung der Z-Diode 17, so sperrt die Z-Diode 17 den weiteren Stromfluss durch die Schaltungsanordnung 1 bis auf wenige µA (<35 µA). Damit wird verhindert, dass die Spannungsquelle 11 unkontrolliert entladen wird und dadurch Schaden nimmt.To ensure that even in the event of malfunctions in the wake-up circuit 1', which can be caused, for example, by mechanical jamming or by keeping the button 12 pressed, the circuit arrangement 1 has a limiting element 16, which in this example is a Z-diode 17 is formed. The welcome The limiting element 16 is designed to interrupt the flow of current between the input 10 and the output 20 depending on a voltage present at the limiting element. If the voltage applied to the zener diode 17 drops below the blocking voltage of the zener diode 17, the zener diode 17 blocks the further flow of current through the circuit arrangement 1 to a few μA (<35 μA). This prevents the voltage source 11 from being discharged in an uncontrolled manner and being damaged as a result.

Die Sperrspannung der Z-Diode 17 sowie die Widerstände 14 und 15 müssen passend zu der von der Spannungsquelle gelieferten Spannung gewählt werden, um den Schwellwert der Spannung geeignet einzustellen. Alternativ ist es möglich als Begrenzungselement 16 andere Schaltungselemente zu wählen, die beispielsweise einen Kondensator und/oder eine Komparator-Schaltung umfassen. Das Begrenzungselement 16 kann so ausgebildet sein, dass sich der Spannungsschwellwert, ab dem der Stromfluss in der Schaltungsanordnung 1 unterbrochen wird, vom Benutzer individuell eingestellt werden kann, oder von einem Kontrollelement, beispielsweise dem Mikrocontroller 24, abhängig von Umgebungsvariablen und/oder der Beschaffenheit der verwendeten Spannungsquelle gewählt wird. Dabei können Schwellwerte beispielsweise in Form eines Kennfeldes oder einer Look-up Tabelle gespeichert vorliegen.The blocking voltage of the Zener diode 17 and the resistors 14 and 15 must be chosen to match the voltage supplied by the voltage source in order to set the threshold value of the voltage appropriately. Alternatively, it is possible to select other circuit elements as limiting element 16, which include a capacitor and/or a comparator circuit, for example. The limiting element 16 can be designed in such a way that the voltage threshold value above which the current flow in the circuit arrangement 1 is interrupted can be set individually by the user or by a control element, for example the microcontroller 24, depending on environmental variables and/or the nature of the voltage source used is selected. In this case, threshold values can be stored, for example, in the form of a characteristic map or a look-up table.

Die hier gezeigte schematische Schaltung zeigt exemplarisch NPN-Transistoren 19 und 26. Die Realisierung einer erfindungsgemäßen Schaltung mit PNP-Transistoren ist ebenso möglich, je nachdem ob eine positive oder eine negative Logik zur Ansteuerung des Enable-Eingangs 40 des verwendeten Spannungsreglers nötig ist.The schematic circuit shown here shows examples of NPN transistors 19 and 26. It is also possible to implement a circuit according to the invention with PNP transistors, depending on whether positive or negative logic is required to drive enable input 40 of the voltage regulator used.

Austauschseite 9 (Reinschrift)Replacement page 9 (fair copy)

In einer alternativen Ausführung der Erfindung umfasst die Ansteuerungsvorrichtung 22 keinen Mikrocontroller zur Steuerung der Spannungsquelle 11, sondern steuert direkt einen Sender, beispielsweise einen Infrarotsender, und/oder eine Lichtquelle, beispielsweise eine LED oder OLED an. Die in 1 dargestellte Schaltung kann in dieser oder in einer für den Fachmann leicht ersichtlichen, abgewandelten Ausführung in anderen Anwendungen, beispielsweise einer Fernbedienung, zum Einsatz kommen.In an alternative embodiment of the invention, the control device 22 does not include a microcontroller for controlling the voltage source 11, but directly controls a transmitter, for example an infrared transmitter, and/or a light source, for example an LED or OLED. In the 1 The circuit shown can be used in other applications, for example a remote control, in this embodiment or in a modified embodiment that is easily apparent to a person skilled in the art.

2 zeigt schematisch einen Ablauf eines Verfahrens zur Ansteuerung einer Spannungsquelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im ersten Schritt 100 wird durch Drücken des Tasters 12 eine Spannung zwischen einem Eingang 10 und einem Ausgang 20 einer Schaltungsanordnung 1, wie in 1 dargestellt, angelegt. 2 shows schematically a sequence of a method for controlling a voltage source according to an embodiment of the invention. In the first step 100, by pressing the button 12, a voltage between an input 10 and an output 20 of a circuit arrangement 1, as in 1 presented, created.

Im zweiten Schritt 200 erfolgt mittels eines Schaltelements 18, das mit dem Ausgang 20 der Schaltungsanordnung 1 aus 1 verbunden ist, die Aktivierung einer Ansteuerungsvorrichtung 22 für die Spannungsquelle 11. Die Ansteuerungsvorrichtung 22 umfasst dabei einen Mikrocontroller 24. Der Mikrocontroller 24 wird mit Spannung versorgt und startet. Anschließend übernimmt der Mikrocontroller 24 die Kontrolle über seine Spannungsversorgung durch die Life-Hold Schaltung 2.The second step 200 takes place by means of a switching element 18 which is connected to the output 20 of the circuit arrangement 1 1 is connected, the activation of a control device 22 for the voltage source 11. The control device 22 includes a microcontroller 24. The microcontroller 24 is supplied with voltage and starts. The microcontroller 24 then takes over control of its power supply through the life-hold circuit 2.

Im dritten Schritt 300 wird mittels eines Begrenzungselements 16, 17 der Stromfluss zwischen dem Eingang 10 und dem Ausgang 20 der Schaltungsanordnung 1 unterbrochen, da die Spannung die an dem Begrenzungselement 16, 17 anliegt, einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Der Mikrocontroller 24 bleibt weiterhin aktiv, da seine Spannungsversorgung durch die Life-Hold Schaltung 2 aufrechterhalten wird.In the third step 300, the flow of current between the input 10 and the output 20 of the circuit arrangement 1 is interrupted by means of a limiting element 16, 17, since the voltage present at the limiting element 16, 17 falls below a predetermined threshold value. The microcontroller 24 remains active since its voltage supply is maintained by the life-hold circuit 2.

Im vierten Schritt 400 schaltet der Mikrocontroller 24 seine Spannungsversorgung über die Life-Hold Schaltung 2 kontrolliert ab. Ein erneutes Aktivieren des Mikrocontrollers 24 ist nicht möglich, solange die Spannung, die bei gedrücktem Taster 12 eine Spannung an dem Begrenzungselement 16 anliegt, die unterhalb des Spannungsschwellwerts liegt. Durch Wiederaufladen der Spannungsversorgung kann der Anfangszustand wiederhergestellt werden.In the fourth step 400, the microcontroller 24 switches off its voltage supply via the life-hold circuit 2 in a controlled manner. It is not possible to activate microcontroller 24 again as long as the voltage applied to limiting element 16 when button 12 is pressed is below the voltage threshold value. The initial state can be restored by recharging the power supply.

Claims

Circuit arrangement (1), in particular for monitoring a voltage source (11), comprising - an input (10) which can be connected to a voltage source (11), - an activation element (12), in particular a button, - an output (20), wherein a voltage can be applied between the input (10) and the output (20) by means of the activation element (12), and wherein the output (20) can be connected to a switching element (18) which is suitable, when a current flows between the input ( 10) and output (20) to switch, - and a limiting element (16), wherein the limiting element (16) is set up to limit the current flow between the input (10) and the output (20), wherein the limiting element (16) interrupts the flow of current between the input (10) and the output (20) depending on a voltage present at the limiting element (16), the limiting element (16) comparing the voltage present at the limiting element (16) with a voltage threshold value and interrupts the flow of current when the voltage falls below the threshold value, characterized in that the voltage threshold value is changeable, the voltage threshold value being able to be set individually by a user and/or selected by a control element, in particular a microcontroller (24), depending on environmental variables and/or the nature of the voltage source (11).

Circuit arrangement according to claim 1 , characterized in that the limiting element (16) comprises a comparator circuit.

Circuit arrangement according to claim 1 , characterized in that voltage threshold values that can be selected by the control element (24) are stored in the form of a characteristic diagram or a look-up table.

Device with a circuit arrangement according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the input (10) is connected to a battery pack, and the output (20) is connected to a switching element (18), the switching element (18) being connected between the input (10) and the output (20 ) applied voltage activates a control device (22), in particular a microcontroller (24).

device after claim 4 , characterized in that the circuit arrangement (1) is designed as part of a wake-up circuit (1 ') for activating a microcontroller (24).

Method for monitoring an electrical and/or electronic component, in particular a voltage source (11), wherein by actuating an activation element (12) a voltage is generated between an input (10) and an output (20) of a circuit arrangement (1) according to one of Claims 1 until 4 , is provided, whereby a control device (22, 24), in particular a microcontroller (24), for the component (11) is activated, wherein by means of a limiting element (16, 17) the current flow between the input (10) and the output ( 20) the circuit arrangement (1) is interrupted depending on the voltage present at the limiting element (16, 17), the limiting element (16) comparing the voltage present at the limiting element (16) with a predetermined voltage threshold value and, if the voltage falls below the threshold value, the current flow interrupts, characterized in that the voltage threshold value can be changed, the voltage threshold value being able to be set individually by a user and/or selected by a control element, in particular a microcontroller (24), depending on environmental variables and/or the nature of the voltage source (11). .

procedure after claim 6 , characterized in that - the circuit arrangement (1) is designed as part of a wake-up circuit (1') for the activation device (22) and/or - the activation device (22) is activated by the wake-up circuit (1'). and/or - the control device (22) activates a control circuit (2) designed as a life-hold circuit, which maintains the voltage supply to the control device (22) and/or - the control device (22) activates the voltage source (11) for the Wake-up circuit (1 ') controls and / or monitors.

Procedure according to one of Claims 6 or 7 , characterized in that the current flow is limited by interrupting the current flow in the circuit arrangement (1) when a magnitude representing a voltage falls below a predetermined threshold value in the circuit arrangement (1).

Procedure according to one of Claims 6 until 8th , characterized in that after interrupting the flow of current in the wake-up circuit (1 '), the life-hold circuit (2) remains active.