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WO2014009207A1 - Vorrichtung zur diagnose einer schaltungsanordnung - Google Patents

Vorrichtung zur diagnose einer schaltungsanordnung Download PDF

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Publication number
WO2014009207A1
WO2014009207A1 PCT/EP2013/063952 EP2013063952W WO2014009207A1 WO 2014009207 A1 WO2014009207 A1 WO 2014009207A1 EP 2013063952 W EP2013063952 W EP 2013063952W WO 2014009207 A1 WO2014009207 A1 WO 2014009207A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
voltage
logical
load
thd
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/063952
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Schmauss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to CN201380036991.2A priority Critical patent/CN104583787B/zh
Priority to US14/413,609 priority patent/US9658268B2/en
Publication of WO2014009207A1 publication Critical patent/WO2014009207A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/54—Testing for continuity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Definitions

  • the invention relates to a device for diagnosing a circuit arrangement for a short circuit and / or a line interruption.
  • the diagnosis includes the determination of short circuits according to a reference potential as well as a supply potential.
  • the diagnosed circuit arrangement comprises at least two load circuits connected in parallel.
  • Such a diagnostic device is for example for
  • Ignition coils or injectors generally loads, are connected to a common power supply in this exemplary application. They are switched on and off by selective, usually in a control unit, switching elements on and off, which close or open circuits by the generation of ground connections. Are the switching elements between the load and the ground connection arranged, these are as
  • the so-called exclusion method is used as a typical procedure for detecting a line fault.
  • a current measurement is usually carried out by means of a measuring resistor (so-called shunt), which is provided in a respective load path between the semiconductor switching element and the reference potential terminal.
  • a measuring resistor so-called shunt
  • the diagnostic current is significantly smaller than the nominal load current.
  • the diagnostic source can optionally be designed as a voltage or current source. In order to be able to detect a fault in the diagnostic voltage in the event of a short circuit to the supply voltage, this is typically smaller than the supply voltage.
  • the evaluation of the diagnosis is thus based exclusively on measured values which were determined on the load path to be diagnosed. As a result, a high cost for the diagnostic device to drive.
  • the invention provides a device for diagnosing a circuit arrangement, which enables the reliable differentiation of different error cases with a simplified circuit complexity.
  • Circuit arrangement for a short circuit and / or an open circuit includes the determination of short circuits according to reference potential as well as supply potential.
  • the circuit arrangement comprises at least two load circuits connected in parallel.
  • the diagnostic device comprises a current measuring device and a voltage measuring device.
  • the current measuring device is connected in a common supply line of the at least two load circuits connected in parallel to provide a current signal representing the current in the common supply line.
  • the common supply line here is to be understood as a common supply line with respect to the parallel-connected load circuits.
  • the voltage measuring device of the diagnostic device is intended to detect and provide a node voltage of each load circuit in the two switching states of the respective switching element.
  • the control device is configured to convert the current signal into at least one logical current value and the node point voltages into logical voltage values and based on predetermined combinations of the at least one logical current value and the logical voltage values on the type and location of the To close error.
  • the diagnostic device according to the invention makes it possible to distinguish between the abovementioned error cases with a redu- decorated number of measuring devices. On the one hand, this is made possible by a single current measuring device, which instead of the prior art is not arranged in the respective load paths, but in the common supply line. Accordingly, the diagnostic devices assigned in the prior art to a respective current measuring device are also eliminated.
  • error cases and error-free cases (good cases) is made by a combination of voltage information of several load paths in the two switching states of the respective switching elements.
  • Voltages used measuring means also not be particularly precise.
  • the device according to the invention makes it possible, by means of its structural design, to determine statements about current and voltage values by means of comparator circuits. Elaborate, accurate analog measurements are not required.
  • the parallel connection of the at least two load circuits is connected between a first supply potential terminal and a reference potential terminal. This embodiment results from the fact that contrary to the known procedure, the current measuring device is not provided in a respective load circuit between the switching element and the reference potential terminal. Instead, this "high side" is provided in the common supply line, In particular, the current measuring device is connected between the first supply potential terminal and a second supply potential terminal, which is supplied with a supply voltage.
  • each load circuit is formed from the series connection of a load and a controllable switching element.
  • the load may be ignition coils or injection valves if the diagnostic device is used in the environment of motor vehicles.
  • the use of the diagnostic device according to the invention is not on limited this application, so that the loads could be formed by other components.
  • a controllable switching element a semiconductor switching element is preferably used. In the mentioned environment of the automotive application, an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or a MOSFET is generally used. In this case, the controllable switching element can be connected between the load and the reference potential terminal. Such an interconnection is known as a low-side configuration.
  • the current measuring device comprises a measuring element and a differential amplifier, wherein a voltage drop across the measuring element can be supplied to the differential amplifier, in order to generate therefrom the current signal which can be fed to the evaluation device.
  • the measuring element can optionally be designed as a current measuring resistor or as a controllable switching element, in particular a semiconductor switching element. In a manner known to those skilled in the case of a controllable semiconductor switching element, the circumstance is used that, when the semiconductor switching element is switched across the load path, a voltage proportional to the current flow can be tapped due to an unavoidable resistance.
  • the evaluation device comprises a current evaluation unit, which is designed to compare the current signal with a first threshold value and a second threshold value, wherein a comparison result with the first threshold value represents a first logical current value and a comparison result with the second threshold value represents a second logical current value
  • the current evaluation unit may preferably be designed as a window comparator. The current evaluation unit makes a comparison of the current detected by the measuring element of the current measuring device with threshold values, so that on the basis of the logical current values the statements "no current flows (much less than a nominal load current)", “it flows into about the nominal load current ",” there is much more current flowing than the nominal load current "can be taken.
  • Voltage evaluation unit of the evaluation which also binary information regarding "the voltage corresponds approximately to the supply voltage” and "the voltage is much lower than the supply voltage” provides the above error cases can be determined easily without complex analog measurements.
  • the voltage evaluation unit provided in a preferred embodiment is designed to compare a node voltage with a first threshold value and a second threshold value, a comparison result having a first threshold value representing a first logical voltage value and a comparison result having a second threshold value representing a second logical voltage value.
  • the latter can comprise a window comparator, as a result of which comparison with minimal means can be made possible.
  • the window comparator of the voltage evaluation unit prefferably be able to be supplied with a respective node voltage via a multiplexer, so that the statements relating to the voltage for each load circuit can be made separately.
  • a linkage of the voltage information determined for each load circuit can also take place in order to obtain a complete state description of the diagnosed
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention
  • Device for diagnosing a circuit arrangement for a short circuit and / or an open circuit 2 shows a first variant of a current measuring device used in a device according to the invention
  • Fig. 3 shows a second variant of a in an inventive
  • FIG. 4 shows an exemplary evaluation device for evaluating the current signal detected by the current measuring device
  • FIG. 5 shows a voltage evaluation unit of the evaluation device provided in the device according to the invention.
  • the device for diagnosing a circuit arrangement for a short circuit and / or a line interruption.
  • the device is suitable for carrying out the determination of short circuits according to reference potential as well as supply potential.
  • the above-mentioned errors can be distinguished.
  • the circuit to be diagnosed generally comprises at least two load circuits connected in parallel.
  • three parallel-connected load circuits 10, 20, 30 are shown by way of example.
  • 11, 21, 31 may be, for example, ignition coils or injection valves of a motor vehicle.
  • the load circuits 10, 20, 30 are connected between a first supply potential terminal 1 and a reference potential terminal 3.
  • the controllable switching elements 12, 22, 32 of a respective load circuit 10, 20, 30 between the associated load 11, 21, 31 and the reference potential terminal 3 come to rest.
  • Such a circuit configuration in which the switching elements are coupled to the reference potential terminal is called a low-side configuration.
  • the reference potential terminals 3, which are shown electrically separated in Fig. 1, may be present in practice at a common ground potential GND.
  • a current measuring device 40 is connected in a common supply line with respect to the parallel-connected load circuits 10, 20, 30 for providing a current signal representing the current in the common supply line between the first supply potential terminal 1 and a second supply potential terminal 2.
  • a voltage V BAT At the second supply potential terminal 2 is a voltage V BAT .
  • a voltage V SUP which is reduced by the voltage drop in the current measuring device 40 is present at the first supply potential terminal .
  • a voltage measuring device 50 is used to detect and provide a respective node point voltage V1, V2, V3 of each load circuit 10, 20, 30 in the two switching states (on or turned on and off or switched off) of the respective switching element 12, 22, 32nd Die
  • the Voltage measuring device 50 is therefore connected to nodes 13, 23, 33 of the respective load circuits 10, 20, 30.
  • the current signal and the node point voltages V1, V2, V3 can be fed to an evaluation device 60.
  • the evaluation device 60 may be designed to convert the current signal V HS CUR into at least one logical current value OC_HS or UC_HS.
  • the evaluation device 60 is designed to convert the node point voltages V1, V2, V3 into logical voltage values LS_high and LS_Low.
  • a fault here is a short circuit to reference potential GND and to supply potential V SUP or V BAT or a line interruption.
  • the line interruption can here be detected between the loads 11, 21, 31 and the nodes 13, 23, 33 or between the loads 11, 21, 31 and the current measuring device or the first supply potential connection 1. Line interruptions in other lines are not monitored or detected. This results from the fact that, for example in the environment of a motor vehicle application, the current measuring device 40, the voltage measuring device 50, the evaluation device 60 and the controllable switching elements 12, 22, 32 are arranged in a common control device.
  • the loads 11, 21, 31 are in this case connected via a cable harness with the control unit.
  • the cable harness comprises a connection to the first supply potential connection 1 and to the nodes 13, 23, 33.
  • the inventively proposed device for diagnosing the circuit during operation such as a motor vehicle, is used to regularly check during operation of the motor vehicle errors in the wiring.
  • FIGS. 2 and 3 show alternative embodiments of a current measuring device 40 from FIG. 1.
  • the current measuring device 40 comprises a measuring element 41, wherein a voltage drop across the measuring element 41 can be fed to a differential amplifier 43. From the voltage drop across the measuring element 41, the voltage supplied to the evaluation device 60 current signal V HS CUR is generated.
  • the measuring element 41 can optionally be designed as a current measuring resistor (shunt) or as a controllable semiconductor switching element, for example a MOSFET.
  • a current measuring device with a current measuring resistor is shown in FIG. 2
  • a current measuring device with a MOSFET is shown in FIG. To control the gate terminal of the MOSFET with a
  • Control signal HS_Cntl acted upon.
  • a voltage drop takes place even when the MOSFET is switched on via its drain-source path and is detected and amplified by the differential amplifier.
  • 4 shows a current evaluation unit 61 of the evaluation device 60 from FIG. 1.
  • the current evaluation unit 61 comprises a first and a second comparator 62, 63, which are connected or can be configured as a window comparator.
  • a respective first input of the comparators 62, 63, the current signal V HS_CUR is supplied.
  • the respective other inputs of the comparators 62 and 63 are supplied with threshold signals.
  • a first threshold value V HS_OC_THD which is supplied to the comparator 62 at its second input, has a threshold value that is greater than a nominal current of the intended working circuit arrangement in FIG. 1.
  • the second threshold V HS_UC_THD which is applied to the second input of the comparator 63, represents a threshold which is smaller than the nominal current through the circuit arrangement of Fig. 1. It follows that the first logical current value OC_HS of the comparator 62 responds and on emits second signal when the current flowing through the circuit or the current measuring device 41 current is greater than the nominal current. Accordingly, the second logical current value UC_HS is responsive when the current flowing through the current measuring device 40 is less than the nominal current.
  • the logical current values OC_HS and UC_HS can be represented in binary form by logic "1” or logical "0".
  • a logical "1" corresponds, for example, to a positive comparison, ie in the case of the comparator 62, the current signal V HS_CUR is greater than the threshold value V HS_OC_THD or, in the case of the comparator 63, the current signal V HS_CUR is less than the threshold value V HS_UC_THD .
  • FIG. 5 shows a voltage evaluation unit 66 of the evaluation device 60.
  • This also includes two comparators 68, 69, which in turn are interconnected as a window comparator.
  • a respective first input of the comparators 68, 69 can be acted upon by a multiplexer 67 or controllable switch 67 optionally with one of the node point voltages V1, V2, V3.
  • a comparison follows in the first comparator 68 with a first one
  • Threshold V LS_High_THD and in the second comparator 69 with a second threshold V LS_Low_THD are a first logical voltage value LS_high and at the output of second comparator, a second logical voltage value LS_Low available. These can in turn be represented as logical "1" and logical "0". A logical "1" is then applied, for example, to an output of the comparator 68 or 69 if the comparison of the node point voltage V1, V2 or V3 connected to the first input with the respective first or second threshold value is positive relevant comparator 68, 69 a logical "0". Instead of the window comparator shown in Fig.
  • a simple comparator could also be used which allows comparison with a single threshold.
  • the outputs of the comparators 86, 69 of FIG. 5 are then replaced by a single output.
  • the distinction of good cases of error cases is made by a combination of diagnostic information, which is composed of at least one logical current value OC_HS and / or UC_HS and the logical voltage values LS_high and LS_Low.
  • diagnostic information which is composed of at least one logical current value OC_HS and / or UC_HS and the logical voltage values LS_high and LS_Low.
  • the corresponding logical current values are determined selectively with respect to an on and off switching element of the considered load path.
  • state designates the state of the switching element or elements LS1, LS2, LS3, where LS1 corresponds to the switching element 12 in the load circuit 10, LS2
  • Switching element 22 in the load circuit 20 and LS3 corresponds to the switching element 32 in the load circuit 30.
  • 1., 2. and 3. indicate an optional consideration of the switching elements.
  • "ON” represents a switched or conductively switched switching element.
  • "OFF” represents a switched off or switched switching element. If an "x" is contained in the matrix of the states of the switching elements, then the switching state of the switching element is arbitrary, ie the switching element can optionally be switched on or off.
  • “Symptoms” characterizes the logical current or current considered for the considered error case. voltage values.
  • the index “_10", “_20”, “_30” here identifies the load circuit considered “Diag” then identifies the "required” current and / or voltage values for a specific fault (see Symptoms).
  • Case 6 A line break in a load circuit of a load circuit 10, 20, 30 is detected when the associated switching element 12, 22, 32 is turned off, but the node point voltage VI, V2 and V3 at the associated node 13, 23, 33 is not at the level of the first supply potential terminal 1, ie V SUP , is. Another condition is that no current flows in the common supply line when the associated switching element is turned on. For the load path of the load circuit 10 (left-hand column of the table), this means that the second logic voltage value LS_Low_10 has a logical "1" when the switching element 12 is switched off (in the table LSI.) With the switching element 12 switched on, the second logical current value UC_HS has a logical one "1" on.
  • Switching elements 22 (LS2) or 32 (LS3) takes place. If a logical "0" appears here at the second logical current value UC_HS, then the line interruption is present in the load path of the load circuit 10. However, if the result for the two other load paths is also a logical "1", the line interruption lies between the node of the three Load circuits and the first supply potential connection.
  • Case 7 The fault-free state is detected when the voltages on the connection lines between the loads 11, 21, 31 and the associated switching elements 12, 22, 32 are at the level of the voltage V SUP when the respective switching elements 12, 22, 32 are switched off and no current was detected in the common supply line by the current measuring device. Another condition is that when on
  • Switching element in the common supply line in about the expected load current must flow. This is shown in the table below.
  • the advantage of the device described is that only a single current measuring device is required, which is arranged in the common supply line of the load circuits. In addition, no additional diagnostic devices, such as current sense resistors or diagnostic source, are required. The distinction between good and fault cases is made by combining the current and voltage information of several load circuits in the two switching states of the respective switching elements. Another advantage of the invention is that neither the current measurement in the common supply line nor the voltage measurements have to be particularly precise. The statements on current and voltage values are determined by means of comparator circuits, which eliminates time-consuming analog measurements.

Landscapes

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Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Diagnose einer Schaltungsanordnung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Diagnose einer Schaltungsanordnung auf einen Kurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung. Insbesondere umfasst die Diagnose die Ermittlung von Kurzschlüssen nach einem Bezugspotential sowie nach einem Versorgungspotential. Die diagnostizierte Schal- tungsanordnung umfasst zumindest zwei parallel verschaltete Lastkreise .
Eine solche Diagnosevorrichtung wird beispielsweise zur
Überprüfung der Elektrifizierung von Zündspulen oder Ein- spritzventilen in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Zündspulen oder Einspritzventile, allgemein Lasten, sind in diesem beispielhaften Anwendungsfall an eine gemeinsame Spannungsversorgung angeschlossen. Sie werden durch selektive, in der Regel in einem Steuergerät angeordnete, Schaltelemente ein- und ausgeschaltet, wodurch Stromkreise durch die Erzeugung von Masseverbindungen schließen bzw. öffnen. Sind die Schaltelemente zwischen der Last und der Masseverbindung angeordnet, werden diese als
Low-Side-Schaltelemente bezeichnet . Bei der Diagnose des beschriebenen Anwendungsfalls besteht das Problem, dass durch die in jedem Lastpfad vorhandene Strom- oder Spannungsmessung eine Leitungsdiagnose nicht zwischen einem Kurzschluss nach Bezugspotential oder einer offenen Leitung unterscheiden kann. Die Unterscheidung dieser Fälle erfordert somit neben einem Strommesswiderstand pro Lastpfad eine zusätzliche analoge Diagnosebeschaltung .
Als typische Vorgehensweise zur Erkennung eines Leitungsfehlers wird die sog. Ausschlussmethode zum Einsatz gebracht. Eine Strommessung erfolgt in der Regel mittels eines Messwiderstands (sog. Shunt), welcher in einen jeweiligen Lastpfad zwischen dem Halbleiterschaltelement und dem Bezugspotentialanschluss vorgesehen ist. Wenn bei eingeschaltetem Schaltelement der erwartete Laststrom durch den Messwiderstand fließt, können ein Kurzschluss nach Bezugspotential sowie eine offene Verbindung der Leitung zwischen der Last und dem Schaltelement ausgeschlossen werden. Fließt der erwartete Laststrom nicht, so liegt entweder der Kurzschluss nach Bezugspotential oder eine offene Leitung vor. Eine Unterscheidung zwischen diesen beiden Fehlerfällen ist mit der Strominformation alleine nicht möglich.
Zur Unterscheidung zwischen einem Kurzschluss nach Bezugspo- tential und einer offenen Leitung wird daher typischerweise an den Knotenpunkt zwischen der Last und dem zugeordneten
Schaltelement eine Diagnosequelle angeschlossen, deren Diagnosestrom signifikant kleiner ist als der nominale Laststrom. Die Diagnosequelle kann wahlweise als Spannungs- oder Stromquelle ausgebildet sein. Um bei einem Kurzschluss zur Versorgungsspannung einen Fehler der Diagnosespannung erkennen zu können, ist dieser typischerweise kleiner als die Versorgungsspannung.
Im Fall einer offenen Leitung würde die Spannung am Knotenpunkt zwischen der Last und dem Schaltelement sich auf den Wert der Diagnosespannung einstellen. Im Fall eines Kurzschlusses nach Bezugspotential würde die Spannung an diesem Knotenpunkt auf einen Wert nahe dem Bezugspotential absinken. Durch Kombination der Informationen der Strom- und der Spannungsmessungen können somit Kurzschlüsse nach Bezugspotential und offene Leitungen am Schaltelement des Lastpfades unterschieden werden.
Die Auswertung der Diagnose basiert somit ausschließlich auf Messwerten, die an dem zu diagnostizierenden Lastpfad ermittelt wurden. Hierdurch ist ein hoher Aufwand für die Diagnosevorrichtung zu treiben.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Diagnose einer Schaltungsanordnung anzugeben, welche die sichere Unterscheidung unterschiedlicher Fehlerfälle bei vereinfachtem Schaltungsaufwand ermöglicht. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Diagnose einer
Schaltungsanordnung auf einen Kurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung. Insbesondere umfasst die Diagnose die Ermittlung von Kurzschlüssen nach Bezugspotential sowie nach Versorgungspotential. Die Schaltungsanordnung umfasst zumindest zwei parallel verschaltete Lastkreise. Die Diagnosevorrichtung umfasst eine Strommesseinrichtung und eine Spannungsmesseinrichtung .
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Strommessein- richtung in einer gemeinsamen Versorgungsleitung der zumindest zwei parallel verschalteten Lastkreise verschaltet zur Bereitstellung eines den Strom in der gemeinsamen Versorgungsleitung repräsentierenden Stromsignals. Unter der gemeinsamen Versorgungsleitung ist hierbei eine in Bezug auf die parallel geschalteten Lastkreise gemeinsame Versorgungsleitung zu verstehen .
Die Spannungsmesseinrichtung der Diagnosevorrichtung bezweckt die Erfassung und Bereitstellung einer Knotenpunktspannung jedes Lastkreises bei den beiden Schaltzuständen des jeweiligen Schaltelements .
Ferner ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, der das
Stromsignal und die Knotenpunktspannungen zuführbar sind, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, das Stromsignal in zumindest einen logischen Stromwert und die Knotenpunktspannungen in logische Spannungswerte zu konvertieren und anhand von vorgegebenen Kombinationen des zumindest einen logischen Stromwerts und der logischen Spannungswerte auf die Art und den Ort des Fehlers zu schließen.
Die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung ermöglicht die Unterscheidung der oben genannten Fehlerfälle mit einer redu- zierten Anzahl an Messmitteln. Einerseits wird dies ermöglicht durch eine einzige Strommesseinrichtung, die anstelle im Stand der Technik nicht in den jeweiligen Lastpfaden, sondern in der gemeinsamen Versorgungsleitung angeordnet ist. Dementsprechend entfallen auch die im Stand der Technik einer jeweiligen Strommesseinrichtung zugeordneten Diagnosevorrichtungen.
Die Unterscheidung von Fehlerfällen und fehlerfreien Fällen (Gutfälle) erfolgt durch eine Kombination von Spannungsin- formationen mehrerer Lastpfade bei den beiden Schaltzuständen der jeweiligen Schaltelemente. Dadurch, dass die logische Verknüpfung jeweiliger logischer Strom- und Spannungswerte erfolgt, brauchen die zur Erfassung des Stromes und der
Spannungen verwendeten Messmittel auch nicht besonders präzise sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht durch ihre konstruktive Ausgestaltung die Ermittlung von Aussagen zu Strom- und Spannungswerten mittels Vergleicherschaltungen. Aufwändige, genaue Analogmessungen sind nicht erforderlich. In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Parallelschaltung der zumindest zwei Lastkreise zwischen einem ersten Versorgungspotentialanschluss und einem Bezugspoten- tialanschluss verschaltet. Diese Ausgestaltung ergibt sich aus dem Umstand, dass entgegen der bekannten Vorgehensweise die Strommesseinrichtung nicht in einem jeweiligen Lastkreis zwischen dem Schaltelement und dem Bezugspotentialanschluss vorgesehen wird. Stattdessen ist diese „High Side" in der gemeinsamen Versorgungsleitung vorgesehen. Insbesondere ist die Strommesseinrichtung zwischen dem ersten Versorgungspotenti- alanschluss und einem zweiten Versorgungspotentialanschluss, der mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt ist, verschaltet .
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist jeder Lastkreis aus der Serienschaltung einer Last und eines steuerbaren Schaltelements gebildet. Bei der Last kann es sich beispielsweise, sofern die Diagnosevorrichtung im Umfeld von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt, um Zündspulen oder Einspritzventile handeln. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Diagnosevorrichtung ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall begrenzt, so dass die Lasten auch durch andere Komponenten gebildet sein könnten. Als steuerbares Schaltelement wird vorzugsweise ein Halbleiterschaltelement eingesetzt . Im genannten Umfeld der Kraftfahrzeuganwendung kommt in der Regel ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder ein MOSFET zum Einsatz. Hierbei kann das steuerbare Schaltelement zwischen der Last und dem Bezugspotentialanschluss verschaltet sein. Eine derartige Verschaltung ist als Low-Side-Konfiguration bekannt .
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Strommesseinrichtung ein Messelement und einen Differenzverstärker, wobei eine über dem Messelement abfallende Spannung dem Differenzverstärker zuführbar ist, um daraus das der Auswer- teeinrichtung zuführbare Stromsignal zu erzeugen. Das Messelement kann wahlweise als Strommesswiderstand oder als steuerbares Schaltelement, insbesondere Halbleiterschaltelement, ausgebildet sein. In einer dem Fachmann bekannten Weise wird bei einem steuerbaren Halbleiterschaltelement der Umstand genutzt, dass bei leitend geschaltetem Halbleiterschaltelement über der Laststrecke aufgrund eines unvermeidlichen Widerstands eine zum Stromfluss proportionale Spannung abgegriffen werden kann . Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Auswerteeinrichtung eine Stromauswerteeinheit, welche zum Vergleich des Stromsignals mit einem ersten Schwellwert und einem zweiten Schwellwert ausgebildet ist, wobei ein Vergleichsergebnis mit dem ersten Schwellwert einen ersten logischen Stromwert und ein Vergleichsergebnis mit dem zweiten Schwellwert einen zweiten logischen Stromwert repräsentiert. Bei dieser Ausgestaltung kann die Stromauswerteeinheit bevorzugt als Fensterkomparator ausgebildet sein. Die Stromauswerteeinheit nimmt einen Vergleich des durch das Messelement der Strom- messeinrichtung erfassten Stromes mit Schwellwerten vor, so dass anhand der logischen Stromwerte die Aussagen „es fließt kein Strom (viel weniger als ein nominaler Laststrom)", „es fließt in etwa der nominale Laststrom", „es fließt viel mehr Strom als der nominale Laststrom" getroffen werden kann.
In Verbindung mit einer nachfolgend näher beschriebenen
Spannungsauswerteeinheit der Auswerteeinrichtung, welche ebenfalls binäre Informationen bezüglich „die Spannung entspricht in etwa der Versorgungsspannung" und „die Spannung ist wesentlich niedriger als die Versorgungsspannung" liefert, können die oben beschriebenen Fehlerfälle auf einfache Weise ohne aufwändige Analogmessungen ermittelt werden. Die in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehene Spannungsauswerteeinheit ist zum Vergleich einer Knotenpunktspannung mit einem ersten Schwellwert und einem zweiten Schwellwert ausgebildet, wobei ein Vergleichsergebnis mit einem ersten Schwellwert einen ersten logischen Spannungswert und ein Vergleichsergebnis mit einem zweiten Schwellwert einen zweiten logischen Spannungswert repräsentiert .
Auch bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Spannungsauswerte- einheit kann diese einen Fensterkomparator umfassen, wodurch der Vergleich mit minimalen Mitteln ermöglicht werden kann.
Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn dem Fensterkomparator der Spannungsauswerteeinheit eine jeweilige Knotenpunktspannung über einen Multiplexer zuführbar ist, so dass die Aussagen bezüglich der Spannung für jeden Lastkreis getrennt getroffen werden können. Dabei kann auch eine Verknüpfung der für jeden Lastkreis ermittelten Spannungsinformationen erfolgen, um eine vollständige Zustandsbeschreibung der diagnostizierten
Schaltungsanordnung zu erhalten.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Diagnose einer Schaltungsanordnung auf einen Kurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung, Fig. 2 eine erste Variante einer in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten Strommesseinrichtung,
Fig. 3 eine zweite Variante einer in einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung eingesetzten Strommesseinrichtung,
Fig. 4 eine beispielhafte Auswerteeinrichtung zur Auswertung des von der Strommesseinrichtung erfassten Stromsignals, und
Fig. 5 eine Spannungsauswerteeinheit der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehenen Auswerteeinrichtung .
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Diagnose einer Schaltungsanordnung auf einen Kurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung. Insbesondere ist die Vorrichtung dazu geeignet, die Ermittlung von Kurzschlüssen nach Bezugspotential sowie nach Versorgungspotential vorzunehmen. Insbesondere können hierbei die oben genannten Fehler unterschieden werden.
Die zu diagnostizierende Schaltungsanordnung umfasst allgemein zumindest zwei parallel verschaltete Lastkreise. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind exemplarisch drei parallel verschaltete Lastkreise 10 , 20, 30 dargestellt . Jeder der Lastkreise
10, 20, 30 ist aus der Serienschaltung einer Last 11, 21, 31 und eines steuerbaren Schaltelements 12, 22, 32 gebildet. Die Lasten
11, 21, 31 können beispielsweise Zündspulen oder Einspritzventile eines Kraftfahrzeugs sein.
Die Lastkreise 10, 20, 30 sind zwischen einem ersten Versor- gungspotentialanschluss 1 und einem Bezugspotentialanschluss 3 verschaltet. Dabei kommen die steuerbaren Schaltelemente 12, 22, 32 eines jeweiligen Lastkreises 10, 20, 30 zwischen der zugehörigen Last 11, 21, 31 und dem Bezugspotentialanschluss 3 zum Liegen. Eine derartige Schaltungskonfiguration, bei der die Schaltelemente mit dem Bezugspotentialanschluss gekoppelt sind, wird als Low-Side-Konfiguration bezeichnet. Die Bezugspotentialanschlüsse 3, welche in Fig. 1 elektrisch getrennt dargestellt sind, können in der Praxis an einem gemeinsamen Massepotential GND anliegen.
Eine Strommesseinrichtung 40 ist in einer gemeinsamen Versorgungsleitung in Bezug auf die parallel geschalteten Lastkreise 10, 20, 30 zur Bereitstellung eines den Strom in der gemeinsamen Versorgungsleitung repräsentierenden Stromsignals zwischen dem ersten Versorgungspotentialanschluss 1 und einem zweiten Versorgungspotentialanschluss 2 verschaltet. An dem zweiten Versorgungspotentialanschluss 2 liegt eine Spannung VBAT an. An dem ersten Versorgungspotentialanschluss liegt eine um die in der Strommessvorrichtung 40 abfallende Spannung reduzierte Spannung VSUP an.
Eine Spannungsmesseinrichtung 50 dient der Erfassung und Bereitstellung einer jeweiligen Knotenpunktspannung V1, V2, V3 jedes Lastkreises 10, 20, 30 bei den beiden Schaltzuständen (an bzw. leitend geschaltet und aus bzw. sperrend geschaltet) des jeweiligen Schaltelements 12, 22, 32. Die Spannungsmesseinrichtung 50 ist daher mit Knotenpunkten 13, 23, 33 der jeweiligen Lastkreise 10, 20, 30 verbunden. Das Stromsignal und die Knotenpunktspannungen V1, V2, V3 sind einer Auswerteeinrichtung 60 zuführbar. Die Auswerteeinrichtung 60 kann dazu ausgebildet sein, das Stromsignal VHS CUR in zumindest einen logischen Stromwert OC_HS bzw. UC_HS zu konvertieren. Weiter ist die Auswerteeinrichtung 60 dazu ausgebildet, die Knotenpunktspannungen V1, V2, V3 in logische Spannungswerte LS_high bzw. LS_Low zu konvertieren. Anhand von vorgegebenen Kombinationen des oder der logischen Stromwerte OC_HS, UC_HS und der logischen Spannungswerte LS_high, LS_Low kann auf die Art und den Ort eines Fehlers geschlossen werden. Ein Fehler ist hierbei ein Kurzschluss nach Bezugspotential GND sowie nach Versorgungspotential VSUP oder VBAT oder eine Leitungsunterbrechung. Die Leitungsunterbrechung kann hierbei zwischen den Lasten 11, 21, 31 und den Knotenpunkten 13, 23, 33 oder zwischen den Lasten 11, 21, 31 und der Strommesseinrichtung bzw. dem ersten Ver- sorgungspotentialanschluss 1 detektiert werden. Leitungsun- terbrechungen in anderen Leitungen werden nicht überwacht bzw. detektiert. Dies resultiert daraus, dass beispielsweise im Umfeld einer Kraftfahrzeuganwendung die Strommesseinrichtung 40, die Spannungsmesseinrichtung 50, die Auswerteeinrichtung 60 sowie die steuerbaren Schaltelemente 12, 22, 32 in einem ge- meinsamen Steuergerät angeordnet sind. Die Lasten 11, 21, 31 sind hierbei über einen Kabelbaum mit dem Steuergerät verbunden. Der Kabelbaum umfasst dabei eine Verbindung zum ersten Versor- gungspotentialanschluss 1 sowie zu den Knotenpunkten 13, 23, 33. Bezüglich der in dem Steuergerät angeordneten Komponenten wird hierbei davon ausgegangen, dass kein Fehler vorliegt, da lediglich fehlerfreie Steuergeräte zum Einsatz kommen. Demgegenüber wird die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung zur Diagnose der Schaltungsanordnung im laufenden Betrieb, z.B. eines Kraftfahrzeugs, eingesetzt, um regelmäßig während des Betriebs des Kraftfahrzeugs Fehler in der Verkabelung zu überprüfen .
Die Figuren 2 und 3 zeigen alternative Ausgestaltungen einer Strommesseinrichtung 40 aus Fig. 1. Die Strommesseinrichtung 40 umfasst ein Messelement 41, wobei eine über dem Messelement 41 abfallende Spannung einem Differenzverstärker 43 zuführbar ist. Aus der über dem Messelement 41 abfallenden Spannung wird das der Auswerteeinrichtung 60 zugeführte Stromsignal VHS CUR erzeugt. Das Messelement 41 kann wahlweise als Strommesswiderstand (Shunt) oder als steuerbares Halbleiterschaltelement, beispielsweise einen MOSFET, ausgebildet sein. Eine Strommesseinrichtung mit einem Strommesswiderstand ist in Fig. 2, eine Strommesseinrichtung mit einem MOSFET ist in Fig. 3 dargestellt. Zur An- steuerung wird der Gate-Anschluss des MOSFETs mit einem
Steuersignal HS_Cntl beaufschlagt. In einer dem Fachmann bekannten Weise findet auch bei eingeschaltetem MOSFET über dessen Drain-Source-Strecke ein Spannungsabfall statt, der durch den Differenzverstärker detektiert und verstärkt wird. Fig. 4 zeigt eine Stromauswerteeinheit 61 der Auswerteeinrichtung 60 aus Fig. 1. Die Stromauswerteeinheit 61 umfasst einen ersten und zweiten Komparator 62, 63, welche als Fensterkom- parator verschaltet sind bzw. ausgebildet sein können. Einem jeweiligen ersten Eingang der Komparatoren 62, 63 wird das Stromsignal VHS_CUR zugeführt. Den jeweiligen anderen Eingängen der Komparatoren 62 und 63 sind Schwellwertsignale zugeführt. Ein erster Schwellwert VHS_OC_THD, welcher dem Komparator 62 an seinem zweiten Eingang zugeführt wird, weist einen Schwellwert auf, der größer als ein Nominalstrom der bestimmungsgemäß arbeitenden Schaltungsanordnung in Fig. 1 ist. Der zweite Schwellwert VHS_UC_THD, welcher dem zweiten Eingang des Komparators 63 zugeführt wird, repräsentiert einen Schwellwert, der kleiner ist als der Nominalstrom durch die Schaltungsanordnung der Fig. 1. Hieraus ergibt sich, dass der erste logische Stromwert OC_HS des Komparators 62 anspricht und ein zweites Signal abgibt, wenn der durch die Schaltungsanordnung bzw. die Strommesseinrichtung 41 fließende Strom größer als der Nominalstrom ist. Dementsprechend spricht der zweite logische Stromwert UC_HS an, wenn der durch die Strommesseinrichtung 40 fließende Strom kleiner als der Nominalstrom ist . Die logischen Stromwerte OC_HS und UC_HS können binär durch logisch„1" oder logisch„0" repräsentiert sein. Eine logische „1" entspricht beispielsweise einem positiven Ver- gleich, d.h. im Falle des Komparators 62 ist das Stromsignal VHS_CUR größer als der Schwellwert VHS_OC_THD bzw. im Fall des Komparators 63 ist das Stromsignal VHS_CUR kleiner als der Schwellwert VHS_UC_THD.
Fig. 5 zeigt eine Spannungsauswerteeinheit 66 der Auswerte- einrichtung 60. Diese umfasst ebenfalls zwei Komparatoren 68, 69, welche wiederum als Fensterkomparator verschaltet sind. Ein jeweiliger erster Eingang der Komparatoren 68, 69 kann über einen Multiplexer 67 oder steuerbare Schalter 67 wahlweise mit einer der Knotenpunktspannungen V1, V2, V3 beaufschlagt werden. Ein Vergleich folgt im ersten Komparator 68 mit einem ersten
Schwellwert VLS_High_THD und im zweiten Komparator 69 mit einem zweiten Schwellwert VLS_Low_THD. Am Ausgang des Komparators 68 steht ein erster logischer Spannungswert LS_high und am Ausgang des zweiten Komparators ein zweiter logischer Spannungswert LS_Low zur Verfügung. Diese können wiederum als logisch „1" und logisch „0" repräsentiert sein. Eine logische„1" liegt dann z.B. an einem Ausgang des Komparators 68 oder 69 an, wenn der Vergleich der an den ersten Eingang geschalteten Knotenpunktspannung V1, V2 oder V3 mit dem jeweiligen ersten oder zweiten Schwellwert positiv ist. Im anderen Fall steht am Ausgang des betreffenden Komparators 68, 69 eine logisch „0". Anstatt des in Fig. 5 gezeigten Fensterkomparators könnte auch ein einfacher Komparator verwendet werden, der einen Vergleich mit einer einzigen Schwelle ermöglicht. Dabei werden die Ausgänge der Komparatoren 86, 69 aus Fig. 5 dann durch einen einzigen Ausgang ersetzt. Eine logische „0" am Ausgang entspricht dann LS_Low = „1" und LS_High = „0". Eine logische „1" am Ausgang entspricht LS_Low = „0" und LS_High = „1".
Die Unterscheidung von Gutfällen von Fehlerfällen (Kurzschluss und/oder Leitungsunterbrechung der oben beschriebenen Art) erfolgt durch eine Kombination von Diagnoseinformationen, welche sich aus zumindest einem logischen Stromwert OC_HS und/oder UC_HS und den logischen Spannungswerten LS_high und LS_Low zusammensetzt. Dabei werden die entsprechenden logischen Stromwerte selektiv bezüglich eines ein- und ausgeschalteten Schaltelements des betrachteten Lastpfades ermittelt.
Nachfolgend werden die unterschiedlichen Fehlerfälle und Gutfälle, welche in der Schaltungsanordnung auftreten können, näher erläutert.
Fall 1 (SCB_HS) : Erkennung eines Kurzschlusses der gemeinsamen Verbindungsleitung nach VBAT · Ein Kurschluss der gemeinsamen Versorgungsleitung, d.h. der Leitung, in der der erste Ver- sorgungspotentialanschluss 1 liegt, nach VBAT (d.h. zum ersten Versorgungspotentialanschluss hin) kann erkannt werden, wenn mindestens eines der Schaltelemente 12, 22, 32 eingeschaltet ist, durch die Strommesseinrichtung 40 jedoch kein Stromfluss de- tektiert wird. Eine weitere, Bedingung ist, dass bei ausge- schalteten Halbleiterschaltelementen die Knotenpunktspannungen auf dem Niveau von VBAT liegen. Um ein vollständiges Gesamtbild zu erhalten, müssen alle Zustände (ON/OFF) der Schaltelemente 12, 22, 32 einmal angesteuert sein. Hierdurch ergibt sich folgende Erkennungsmatrix:
Figure imgf000014_0001
In dieser und in den nachfolgenden Tabellen bezeichnet hierbei „State" den Zustand des oder der Schaltelemente LS1, LS2, LS3, wobei LS1 dem Schaltelement 12 im Lastkreis 10, LS2 dem
Schaltelement 22 im Lastkreis 20 und LS3 dem Schaltelement 32 im Lastkreis 30 entspricht. 1., 2. und 3. bezeichnen eine wahlweise Betrachtung der Schaltelemente. „ON" repräsentiert ein eingeschaltetes bzw. leitend geschaltetes Schaltelement. „OFF" repräsentiert ein ausgeschaltetes bzw. sperrend geschaltetes Schaltelement. Ist in der Matrix der Zustände der Schaltelemente ein „x" enthalten, so ist der Schaltzustand des Schaltelements beliebig, d.h. das Schaltelement kann wahlweise ein- oder ausgeschaltet sein. „Symptoms" kennzeichnet die für den be- trachteten Fehlerfall berücksichtigten logischen Strom- bzw. Spannungswerte. Der Index „_10", „_20", „_30" kennzeichnet hierbei den berücksichtigten Lastkreis . „Diag" kennzeichnet dann die für einen bestimmten Fehlerfall (s. Symptoms) „erforderlichen" Strom- und/oder Spannungswerte.
Fall 2 (SCB_LS_x, wobei x = 10, 20 oder 30) : Erkennung eines Kurzschlusses bzw. einer niederohmigen Verbindung der Last 11, 21, 31 zum Knotenpunkt 13, 23, 33. Dieser Fehlerfall wird für jeden Lastkreis 10, 20, 30 getrennt überprüft. Wird beispielsweise bei Überprüfung des Lastkreises 10 bei eingeschaltetem Schaltelement 12 erkannt, dass der Spannungsabfall über dem eingeschalteten Schaltelement 12 einen maximalen Wert überschreitet, so macht dies sich am Komparator 68 mit einer logisch „1" bemerkbar. Gleichzeitig mit der Überprüfung des Lastkreises 10 sind die Schaltelemente 22, 32 der übrigen Lastkreise 20, 30 ausgeschaltet. Eine Überprüfung der anderen Lastkreise erfolgt in entsprechender Weise.
Figure imgf000015_0001
Fall 3 (SCG_HS) : Erkennung eines Kurzschlusses bzw. einer niederohmigen Verbindung der Versorgungsleitung, an der die Versorgungsspannung VSUP anliegt, zum Massepotential GND. Dieser Fehlerfall wird erkannt, wenn der Strom durch die Strommesseinrichtung 40 in der gemeinsamen Versorgungsleitung einen maximalen Wert überschreitet. Die Erkennung dieses Fehlerfalls erfolgt zu jedem Zeitpunkt, unabhängig davon, ob ein oder mehrere Schaltelemente 12, 22, 32 eingeschaltet sind oder nicht. Die Überschreitung des Stromflusses über den maximalen Wert hinaus macht sich beim ersten logischen Stromwert OC_HS mit einer logischen „1" bemerkbar.
Figure imgf000016_0001
Fall 4 (SCG_LS_x, wobei x = 10, 20 oder 30) : Ein Kurzschluss im Lastkreis nach Massepotential GND wird erkannt, wenn in dem fehlerhaften Lastkreis 10, 20 oder 30 das zugehörige Schaltelement 12, 22 oder 32 ausgeschaltet ist, die Spannung am Knotenpunkt 13, 23, 33 jedoch nicht auf dem Spannungsniveau des ersten Versorgungspotentialanschlusses, d.h. VSUP, ist. Dies macht sich in einer logischen „1" des zweiten logischen
Spannungswertes LS_Low des betreffenden Lastpfades bemerkbar. Für diese Überprüfung ist es unerheblich, in welchem Zustand sich die Schaltelemente der gerade nicht überprüften Lastpfade befinden. Eine weitere Bedingung ist, dass der Strom durch die Strommessvorrichtung 40 ungleich Null ist, wenn alle Schalt- elemente 12, 22, 32 ausgeschaltet sind. Dies bedeutet, der zweite logische Stromwert muss logisch „1" sein, da der durch die Strommesseinrichtung fließende Strom größer als der zweite Schwellwert VHS_UC_THD ist. In der Tabelle sind die drei möglichen Fallkonstellationen illustriert. Ein Kurzschluss im Lastkreis nach Bezugspotential benötigt somit eine logische „0" beim zweiten logischen Stromwert UC_HS und eine logische „1" beim zweiten logischen Spannungswert LS_Low_x. , n
10
Figure imgf000017_0001
Fall 5 (0L_HS) : Eine Unterbrechung der gemeinsamen Versorgungsleitung zu den Lasten 11, 21, 31 wird erkannt, wenn alle Schaltelemente 12, 22, 32 ausgeschaltet sind, alle Spannungen an den Knotenpunkten 13, 23, 33 in etwa 0 V betragen. Dies hat zur Folge, dass der zweite logische Spannungswert LS_Low_10 bzw. LS_Low_20 bzw. LS_Low_30 einer logischen „1" entspricht. Zusätzlich können (optional) nacheinander alle Schaltelemente 12, 22, 32 eingeschaltet und wieder ausgeschaltet werden, wobei in der gemeinsamen Versorgungsleitung durch die Strommesseinrichtung 40 kein Stromfluss diagnostiziert wurde. Dies macht sich beim zweiten logischen Stromwert UC_HS mit einer logischen „1" bemerkbar. Das Ein- und Wiederausschalten ist in der unten stehenden Tabelle dargestellt, wobei in der ersten Spalte der rechten Hälfte das Schaltelement des geprüften Lastpfades ausgeschaltet („OFF") und für den geprüften Lastkreis in den darauffolgenden Spalten angeschaltet („ON") ist.
Figure imgf000018_0001
Fall 6: Eine Leitungsunterbrechung in einem Lastkreis eines Lastkreises 10, 20, 30 wird erkannt, wenn das zugehörige Schaltelement 12, 22, 32 ausgeschaltet ist, aber die Knotenpunktspannung VI, V2 und V3 am zugeordneten Knotenpunkt 13, 23, 33 nicht auf dem Niveau des ersten Versorgungspotentialanschlusses 1, d.h. VSUP, ist. Eine weitere Bedingung ist, dass in der gemeinsamen Versorgungsleitung kein Strom fließt, wenn das zugehörige Schaltelement eingeschaltet ist. Für den Lastpfad des Lastkreises 10 (linke Spalte der Tabelle) bedeutet dies, dass bei ausgeschaltetem Schaltelement 12 (in der Tabelle LSI) der zweite logische Spannungswert LS_Low_10 eine logische „1" hat. Bei eingeschaltetem Schaltelement 12 weist der zweite logische Stromwert UC_HS eine logische „1" auf.
Für den Fall, dass festgestellt werden soll, ob die Leitungsunterbrechung in der gemeinsamen Versorgungsleitung oder im Lastpfad des Lastkreises vorliegt, muss zusätzlich überprüft werden, ob ein Stromfluss durch eines der beiden anderen
Schaltelemente 22 (LS2) oder 32 (LS3) erfolgt. Kommt hier beim zweiten logischen Stromwert UC_HS eine logische „0" zutage, so liegt die Leitungsunterbrechung im Lastpfad des Lastkreises 10 vor. Ist das Ergebnis hingegen für die beiden anderen Lastpfade ebenfalls eine logische „1", so liegt die Leitungsunterbrechung zwischen dem Knotenpunkt der drei Lastkreise und dem ersten Versorgungspotentialanschluss vor .
Figure imgf000019_0001
Fall 7 : Der fehlerfreie Zustand wird erkannt, wenn die Spannungen an den Verbindungsleitungen zwischen den Lasten 11, 21, 31 und den zugeordneten Schaltelementen 12, 22, 32 auf dem Niveau der Spannung VSUP liegen, wenn die jeweiligen Schaltelemente 12, 22, 32 ausgeschaltet sind und in der gemeinsamen Versorgungsleitung durch die Strommesseinrichtung kein Strom detektiert wurde. Eine weitere Bedingung ist, dass bei einem eingeschalteten
Schaltelement in der gemeinsamen Versorgungsleitung in etwa der erwartete Laststrom fließen muss. Dies ist in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.
Figure imgf000019_0002
Der Vorteil der beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass lediglich eine einzelne Strommessvorrichtung erforderlich ist, die in der gemeinsamen Versorgungsleitung der Lastkreise angeordnet ist. Darüber hinaus sind keine zusätzlichen Diagno- sevorrichtungen, wie Strommesswiderstände oder Diagnosequelle, erforderlich. Die Unterscheidung von Gut- bzw. Fehlerfällen erfolgt durch die Kombination der Strom- und Spannungsinformationen mehrerer Lastkreise bei den beiden Schaltzuständen der jeweiligen Schaltelemente. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass weder die Strommessung in der gemeinsamen Versorgungsleitung noch die Spannungsmessungen besonders präzise sein müssen. Die Aussagen zu Strom- und Spannungswerten werden mittels Vergleicherschaltungen ermittelt, wodurch aufwändige Analogmessungen entfallen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Diagnose einer Schaltungsanordnung auf einen Kurzschluss und/oder eine Leitungsunterbrechung, wobei die Schaltungsanordnung zumindest zwei parallel verschaltete Lastkreise (10, 20, 30) umfasst, bei der
eine Strommesseinrichtung (40) in einer gemeinsamen Versorgungsleitung der zumindest zwei parallel verschalteten Lastkreise (10, 20, 30) verschaltet ist zur Bereitstellung eines den Strom in der gemeinsamen Versorgungsleitung repräsentierenden Stromsignals (VHS CUR) ;
eine Spannungsmesseinrichtung (50) zur Erfassung und Bereitstellung einer Knotenpunktspannung (V1, V2, V3) jedes Lastkreises (10, 20, 30) bei den beiden Schaltzuständen des jeweiligen Schaltelements (12, 22, 32) vorgesehen ist; eine Auswerteeinrichtung (60), der das Stromsignal und die Knotenpunktspannungen (V1, V2, V3) zuführbar sind, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, das Stromsignal in zumindest einen logischen Stromwert (OC_HS, UC_HS) und die Knotenpunktspannungen (V1, V2, V3) in logische Spannungswerte (LS_High, LS_Low) zu konvertieren und anhand von vorgegebenen Kombinationen des zumindest einen logischen Stromwerts (OC_HS, UC_HS) und der logischen Spannungswerte (LS_High, LS_Low) auf die Art und den Ort des Fehlers zu schließen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Parallelschaltung der zumindest zwei Lastkreise (10, 20, 30) zwischen einem ersten Versorgungspotentialanschluss (1) und einem Bezugspotential- anschluss (3) verschaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der jeder Lastkreis (10, 20, 30) aus der Serienschaltung einer Last (11, 21, 31) und eines steuerbaren Schaltelements (12, 22, 32) gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das steuerbare
Schaltelement (12, 22, 32) zwischen der Last (11, 21, 31) und dem Bezugspotentialanschluss (3) verschaltet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Strommesseinrichtung (40) zwischen dem ersten Versor- gungspotentialanschluss (1) und einem zweiten Versorgungspo- tentialanschluss (2), der mit einer Versorgungsspannung (VBAT) beaufschlagt ist, verschaltet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Strommesseinrichtung (40) ein Messelement (41) und einen Differenzverstärker (43) umfasst, wobei eine über dem Mess- element (41) abfallende Spannung dem Differenzverstärker zuführbar ist, um daraus das der Auswerteeinrichtung (60) zuführbare Stromsignal (VHS CUR) zu erzeugen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Messelement (41) ein Strommesswiderstand oder ein steuerbares Halbleiterschaltelement ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung (60) eine Stromauswerteinheit umfasst, welche zum Vergleich des Stromsignals (VHS CUR) mit einem ersten Schwellwert (VHS_OC_THD) und einem zweiten Schwellwert (VHS_UC_THD) ausgebildet ist, wobei ein Vergleichsergebnis mit dem ersten Schwellwert (VHS_OC_THD) einen ersten logischen Stromwert (OC_HS) und ein Vergleichsergebnis mit dem zweiten Schwellwert (VHS_UC_THD) einen zweiten logischen Stromwert (UC_HS) repräsentiert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Stromauswerteeinheit (61) ein Fensterkomparator ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Auswerteeinrichtung (60) eine Spannungsauswerteinheit (66) umfasst, welche zum Vergleich einer Knotenpunktspannung mit einem ersten Schwellwert (VLS High THD) und einem zweiten
Schwellwert (VLS Low THD) ausgebildet ist, wobei ein Ver- gleichsergebnis mit dem ersten Schwellwert (VLS High THD) einen ersten logischen Spannungswert (LS_High) und ein Vergleichsergebnis mit dem zweiten Schwellwert (VLS Low THD) einen zweiten logischen Spannungswert (LS_Low) repräsentiert.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Spannungsaus- werteeinheit (66) einen Fensterkomparator umfasst.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der dem Fensterkomparator eine jeweilige Knotenpunktspannung über einen Multiplexer (67) zuführbar ist.
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