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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterschalter zur Unterbrechung
einer Schaltung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite
in Abhängigkeit
von dem Zustand.
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Schaltvorrichtungen,
wie z.B. ein intelligenter Schalter und ein Relais-Schalter, zum
wahlweisen Zuführen
der Energieversorgung zu den Lasten sind weit verbreitet. In den
vergangenen Jahren verwendeten Halbleiterschalter hauptsächlich Dioden,
Bipolartransistoren und MOSFETs (Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistoren)
wegen ihrer Haltbarkeit als Ersatz für mechanische Schalter.
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In
der JP-A-2003-218382 wird ein Halbleiterschalter mit einem Lichtemissionselement,
das Licht auf Eingangssignale hin emittiert, einem Lichtempfangselement,
das beim Empfang von Licht eine elektromotorische Kraft erzeugt,
eine Lade-/Entladeschaltung zum Bewirken eines Lade-/Entlade-Steuerbetriebes
in Abhängigkeit
von der elektromotorischen Kraft und ein Ausgangshalbleiterelement
enthält,
das die Impedanz in Abhängigkeit
von dem Lade-/Entlade-Steuerbetrieb
verändert,
und außerdem einen
Temperatursensor, der die Temperatur des Ausgangshalbleiterelements
erfasst und ein Unterbrechungssignal erzeugt, und eine Unterbrechungsschaltung
zur Unterbrechung des Eingangssignals beim Empfang des Unterbrechungssignals
aufweist, vorgeschlagen.
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Außerdem wird
in der JP-A-203-88093 ein intelligentes Leistungsmodul vorgeschlagen,
das einen Halbleiterschalter und verschiedene Schutzschaltungen,
die auf demselben Substrat angebracht sind, enthält, das Schutzsignale erfasst,
die von verschiedenen Schutzschaltungen erzeugt werden, und Verarbeitungssignale
mit Formen erzeugt, die sich in Abhängigkeit von der Art des erfassten
Schutzsignals unterscheiden, das sich wiederum entsprechend dem
Grad der Störung,
die aufgetreten ist, unterscheidet, so dass eine geeignete Verarbeitung (Ein-/Aussteuerung
des Halbleiterschalters etc.) an der Empfangsseite in Abhängigkeit
von dem Grad der Störung
ausgeführt
werden kann.
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Außerdem wird
in dem japanischen Patent Nr. 3285120 ein intelligenter Leistungsschalter
und eine Schaltvorrichtung vorgeschlagen, die eine Überstromschutzfunktion
und eine Überhitzungsschutzfunktion
aufweist, um schnell zu beurteilen, ob der Halbleiterschalter ausgeschaltet
ist oder ob die Last geöffnet
ist, so dass Teile schnell ersetzt oder repariert werden können. Die
Vorrichtung ist in der Lage, aufgrund der Schutzfunktion, die bewirkt,
dass der Halbleiterschalter ausgeschaltet wird, schnell zu beurteilen,
wenn keine Energieversorgung der Last zugeführt wird, oder aufgrund dessen,
dass die Last geöffnet
ist, schnell zu beurteilen, wenn keine Energieversorgung der Last
zugeführt
wird, wobei sie sich auf einen einfachen Aufbau stützt.
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Der
Halbleiterschalter schaltet zwischen dem Ausgeben und dem Nichtausgeben
einer Spannung von der Energieversorgung an z.B. einen Aktuator
auf der Grundlage eines Steuersignals wie z.B. einer Ausgangsspannung
von einem Mikrocomputer oder ähnlichem.
Da der Halbleiterschalter nicht beurteilen kann, ob der Mikrocomputer
richtig arbeitet, ist jedoch eine getrennte Überwachungseinrichtung zur Überwachung
der Ausgangsspannung von dem Mikrocomputer gesondert installiert.
Diese Überwachungseinrichtung
unterbricht den Ausgang zum Aktuator, wenn eine Spannung, die dem
Mikrocomputer zugeführt
wird, einen bestimmten Wert überschreitet. Der
Halbleiterschalter unterbricht außerdem durch eine Selbstschutzfunktion
einen Ausgang, wenn eine übermäßige Spannung
von der Energieversorgung vorliegt.
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Gemäß einem
Verfahren des getrennten Bereitstellens einer Überwachungseinrichtung (oder Schaltung)
zur Überwachung
einer Spannung, die an einem Mikrocomputer anliegt, erhöht sich
die Anzahl der Teile durch die Bereitstellung der Überwachungsschaltung,
wodurch sich die Herstellungskosten erhöhen. Daher verwenden eine Schaltungskarte,
die einen Mikrocomputer einsetzt, ein Halbleiterschalter und beliebige
andere Schaltkreise oftmals ein Verfahren zur gemeinsamen Überwachung
wie z.B. einen Austausch vorbestimmter Signale zwischen dem Mikrocomputer
und einer Energieversorgungsschaltung, einer Eingangssignalverarbeitungsschaltung, einer
Aktuatoransteuerschaltung oder es wird eine integrierte Schaltung
(IC), die diese enthält,
benötigt.
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Es
besteht jedoch der Trend, ICs aus dieser Energiezufuhrschaltung,
Eingangssignalverarbeitungsschaltung und Aktuatoransteuerschaltung
integriert mit ihren peripheren Schaltungen auszubilden, was es
schwierig macht, eine gemeinsame Überwachung zu realisieren.
Derzeit werden viele ICs vorgeschlagen, die isoliert sind und entsprechend
ihren Funktionen, die eine auszuführende gemeinsame Überwachung
ermöglichen,
angeordnet sind. Mit der gemeinsamen Überwachung in derselben IC
ist es jedoch schwierig, eine perfekte Unabhängigkeit zwischen der Überwachungsseite
und der zu überwachenden
Seite zu garantieren, was als nicht ausreichend zuverlässig in
Bereichen angesehen werden kann, in denen die Sicherheit sehr wichtig
ist (z.B. bei der Steuerung der Bremsen von Kraftfahrzeugen).
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Für die herkömmlichen
Halbleiterschalter ist es nicht möglich zu beurteilen, ob die
Eingangssignale normal sind, wenn die gemeinsame Überwachung nicht
ausreichend durchgeführt
werden kann. Daher wird das Schalten entsprechend Signalen ausgeführt, die
von dem Mikrocomputer ausgegeben werden, sogar wenn der Mikrocomputer
abnorm arbeitet. Daher wird die Schaltung oder der Aktuator, der
mit dem Halbleiterschalter verbunden ist, in Abhängigkeit von dem Schaltzustand
häufig
beschädigt.
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiterschalter
bereitzustellen, der in der Lage ist, den Ausgang bzw. die Ausgabe
zu unterbrechen, wenn ein Mikrocomputer oder eine externe IC abnorm
arbeitet.
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Die
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die
abhängigen
Ansprüche
sind auf bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung gerichtet.
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Gemäß einem
ersten Aspekt ist der Halbleiterschalter mit einer Steuervorrichtung
wie z.B. einem Mikrocomputer verbunden und wird in Abhängigkeit
von einem Steuersignal von der Steuervorrichtung ein- oder ausgeschaltet.
Der Halbleiterschalter weist eine Zufuhrspannungsüberwachungseinrichtung
zur Überwachung,
ob eine Spannung, die der Steuervorrichtung zugeführt wird,
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, auf und wird ausgeschaltet,
wenn somit beurteilt wird, dass die Spannung nicht innerhalb des
vorbestimmten Bereichs liegt.
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Der
Halbleiterschalter kann nicht leicht integriert werden, da ein starker
Strom durch diesen fließt.
Daher gleicht, wenn der Halbleiterschalter mit der IC-Überwachungsfunktion versehen
ist, dieses die Verringerung der Anzahl der ICs oder Vorrichtungen,
die einander überwachen
können,
die durch die Integration verursacht wird, aus.
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Die
Steuervorrichtung wird als normal arbeitend beurteilt, wenn die
Spannung, die an der Steuervorrichtung wie z.B. dem Mikrocomputer
anliegt, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Wenn die
anliegende Spannung nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt,
wird der Halbleiterschalter aufgrund des obigen Aufbaus ausgeschaltet,
und es wird keine Energieversorgung der Schaltung oder dem Aktuator,
der mit dem Halbleiterschalter verbunden ist, zugeführt. Dadurch
wird es möglich,
einen abnormen Betrieb in oder eine Beschädigung der Schaltung oder des
Aktuators, der mit dem Halbleiterschalter verbunden ist, oder außerdem der
Last, die mit dem Aktuator verbunden ist, zu verhindern. Außerdem besteht
keine Notwendigkeit, eine Überwachungsschaltung
außerhalb
der Steuervorrichtung oder des Halbleiterschalters neu vorzusehen,
und es kann ein Überwachungsaufbau
mit niedrigen Kosten realisiert werden, wobei ein hoher Grad an
Sicherheit aufrechterhalten wird.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt ist der Halbleiterschalter mit einer Steuervorrichtung
wie z.B. einem Mikrocomputer verbunden, die in Abhängigkeit von
einem Steuersignal von der Steuervorrichtung ein- oder ausgeschaltet
wird. Der Halbleiterschalter enthält eine Ausgangsspannungsüberwachungseinrichtung
zur Überwachung,
ob eine Spannung, die von der Steuervorrichtung an den Halbleiterschalter ausgegeben
wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und zum Ausschalten
des Schalters, wenn somit geurteilt wird, dass die Spannung nicht innerhalb
des vorbestimmten Bereichs liegt.
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Die
Steuervorrichtung wird als normal arbeitend beurteilt, wenn eine
Spannung des Steuersignals innerhalb des vorbestimmten Bereichs
liegt. Wenn das Steuersignal von der Steuervorrichtung nicht innerhalb
des vorbestimmten Bereichs liegt, wird der Halbleiterschalter aufgrund
des obigen Aufbaus ausgeschaltet, und es wird keine Energieversorgung
der Schaltung oder dem Aktuator, der mit dem Halbleiterschalter
verbunden ist, zugeführt,
was es möglich
macht, einen abnormen Betrieb in oder eine Beschädigung der Schaltung oder des
Aktuators, der mit dem Halbleiterschalter verbunden ist, oder außerdem der
Last, die mit dem Aktuator verbunden ist, zu verhindern. Außerdem besteht
keine Notwendigkeit, eine Überwachungsschaltung
außerhalb
der Steuervorrichtung oder des Halbleiterschalters neu vorzusehen,
und es kann ein Überwachungsaufbau
mit niedrigen Kosten realisiert werden, wobei ein hoher Grad an
Sicherheit aufrechterhalten wird.
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Gemäß einem
dritten Aspekt enthält
die Zufuhrspannungsüberwachungseinrichtung
in dem Halbleiterschalter des ersten Aspekts eine Überspannungserfassungseinrichtung
zur Erfassung, wenn bzw. ob die Spannung, die an der Steuervorrichtung
anliegt, größer als
ein vorbestimmter Wert ist, und eine Unterspannungserfassungseinrichtung zur
Erfassung, wenn bzw. ob die Spannung, die an der Steuervorrichtung
anliegt, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Somit überwacht
die Zufuhrspannungsüberwachungseinrichtung,
ob die Spannung, die an der Steuervorrichtung anliegt, größer als
der vorbestimmte Wert oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
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Die
Steuervorrichtung arbeitet nicht oder sendet kein Steuersignal an
den Halbleiterschalter, wenn die Spannung, die der Steuervorrichtung
wie z.B. dem Mikrocomputer zugeführt
wird, kleiner als eine vorbestimmte Spannung ist. Daher überwacht die
herkömmliche
Spannungsüberwachungseinrichtung,
ob die Spannung, die an der Steuervorrichtung anliegt, größer als
die vorbestimmte Spannung ist. Sogar wenn die Spannung, die an der
Steuervorrichtung anliegt, kleiner als die vorbestimmte Spannung ist,
wird jedoch häufig
aufgrund eines fehlerhaften Betriebs der peripheren Schaltung wie
z.B. dem Mikrocomputer eine Spannung an den Halbleiterschalter ausgegeben.
Daher werden gemäß dem vorliegenden
Aspekt sowohl eine Spannung, die größer als die vorbestimmte Spannung
ist, als auch eine Spannung, die kleiner als die vorbestimmte Spannung
ist, überwacht,
um zuverlässig
zu verhindern, dass der Halbleiterschalter eine Spannung erzeugt.
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Gemäß einem
vierten Aspekt enthält
die Ausgangsspannungsüberwachungseinrichtung
in dem Halbleiterschalter des zweiten Aspekts eine Überspannungserfassungseinrichtung
zur Erfassung, ob bzw. wenn die Spannung, die von der Steuervorrichtung
an den Halbleiterschalter ausgegeben wird, größer als ein vorbestimmter Wert
ist, und eine Unterspannungserfassungseinrichtung zur Erfassung,
ob bzw. wenn die Spannung, die von der Steuervorrichtung an den
Halbleiterschalter ausgegeben wird, kleiner als ein vorbestimmter
Wert ist. Somit überwacht
die Ausgangsspannungsüberwachungseinrichtung,
ob die Spannung, die von der Steuervorrichtung an den Halbleiterschalter
ausgegeben wird, größer als
der vorbestimmte Wert oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
Außerdem
kann die Unterspannungserfassungseinrichtung auch als die Eingangsspannungserfassungseinrichtung
verwendet werden. D.h., wenn der Halbleiterschalter ausgeschaltet
wird, während
die Spannung, die von der Eingangsspannungserfassungseinrichtung
erfasst wird, kleiner als die vorbestimmte Spannung ist, wird, sogar
wenn die Unterspannung nicht erfasst wird, dieselbe Wirkung erzielt.
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Herkömmlicherweise
wird der Ausgang des Halbleiterschalters auf einfache Weise nach
der Erfassung, ob die Ausgangsspannung von der Steuervorrichtung
größer als
ei ne vorbestimmte Spannung oder kleiner als eine vorbestimmte Spannung
ist, geändert.
Daher wird herkömmlicherweise
ein abnormer Betrieb nicht erfasst, wenn die Spannung, die der Steuervorrichtung
wie z.B. dem Mikrocomputer zugeführt
wird, größer als
die vorbestimmte Spannung ist oder wenn die Ausgangsspannung zum Halbleiterschalter
zu groß wird.
Gemäß den obigen Aspekten
werden jedoch sowohl eine Spannung, die größer als die vorbestimmte Spannung
ist, als auch eine Spannung, die kleiner als die vorbestimmte Spannung
ist, überwacht,
und der Halbleiterschalter wird auf zuverlässige Weise daran gehindert,
eine Spannung zu erzeugen.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt enthält
der Halbleiterschalter eine Signalausgabeeinrichtung, die ein Signal
an eine externe Einheit ausgibt, wenn somit beurteilt wird, dass
die Spannung nicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
In dem Fall, in dem gemäß diesem
Aufbau ein abnormer Betrieb erfasst wird, wird das Signal an eine
externe Schaltung oder an andere ICs gesendet, die ermöglichen, dass
die Schaltung insgesamt sicher beendet wird.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt wird eine Antiblockiervorrichtung für Kraftfahrzeuge
bereitgestellt, die zeitweilig die Bremskraft für die Räder, die blockiert oder fast
blockiert sind, verringert. Dadurch werden die Räder von dem blockierten Zustand
befreit, um zu verhindern, dass die Räder unter Anwendung der Bremse
blockiert werden. Die Antiblockiervorrichtung enthält eine
Flüssigkeitsdruckpumpe,
die von einem Elektromotor angesteuert wird, und ein elektromagnetisches
Ventil an der Zufuhrseite und ein elektromagnetisches Ventil an
der Auslassseite, die für
jedes der Räder
zwischen der Flüssigkeitsdruckpumpe
und einem Radzylinder zur Einstellung des Drucks der Bremsflüssigkeit,
die von der Flüssigkeitsdruckpumpe
an den Radzylinder der Bremse in Abhängigkeit von dem blockierten
Zustand des Rades zugeführt
wird, vorgesehen sind. Außerdem
ist der Halbleiterschalter nach einem der ersten bis fünften Aspekte
zumindest entweder zwischen der Energiezufuhrleitung und der Ansteuerschaltung
für das elektromagnetische
Ventil der Zufuhrseite oder zwischen der Energiezufuhrleitung und
der Ansteuerschaltung für
das elektromagnetische Ventil der Ablassseite verbunden bzw. geschaltet.
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Wenn
ein fehlerhafter Betrieb der Steuervorrichtung wie z.B. dem Mikrocomputer
vorliegt, verursacht die Antiblockiervorrichtung für Fahrzeuge
einen fehlerhaften Bremsbetrieb, der zu einem Unfall führen kann.
Der Einsatz des Halbleiterschalters gemäß den obigen Aspekten ermöglicht es,
jeglichen abnormen Betrieb der Steuervorrichtung mit niedrigen Kosten
zu erfassen, und den fehlerhaften Bremsbetrieb zu vermeiden. Dieses
ermöglicht
eine Verbesserung der Sicherheit und Zuverlässigkeit der Antiblockiervorrichtung
für Fahrzeuge.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung
mit Bezug auf die zugehörigen
Zeichnungen verdeutlicht. Es zeigen:
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1 ein
Diagramm, das den Aufbau einer Steuereinheit (ECU) darstellt,
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2 ein
Diagramm, das den Aufbau eines Halbleiterschalters gemäß einem
ersten Verfahren zur Erfassung eines abnormen Betriebs darstellt,
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3 ein
Diagramm, das eine Spannungsüberwachungsschaltung,
eine Ausgangsdeaktivierungsansteuerschaltung und eine Eingangsschaltung
der 2 im Detail gemäß dem ersten Verfahren 1 zur
Erfassung eines abnormen Betriebs darstellt,
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4 ein
Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel des Halbleiterschalters
gemäß einem
zweiten Verfahren 2 zur Erfassung eines abnormen Betriebs darstellt,
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5 ein
Diagramm, das eine Spannungsüberwachungsschaltung,
eine Ausgangsdeaktivierungsansteuerschaltung und eine Eingangsschaltung
der 4 im Detail gemäß dem zweiten Verfahren zur
Erfassung eines abnormen Betriebs darstellt,
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6 ein
Diagramm, das schematisch eine Antiblockiervorrichtung für Fahrzeuge
darstellt, und
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7 ein
Diagramm, das den Aufbau eines Abschnitts einer Bremsflüssigkeitsdrucksteuerschaltung
darstellt.
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Die
Aufgabe, den Ausgang zu unterbrechen, wenn ein Mikrocomputer oder
eine externe IC abnorm arbeitet, wird unter Verwendung eines Halbleiterschalters
gelöst,
der eine Schaltung zur Erfassung eines externen abnormen Betriebs
enthält,
um den Ausgang für
den Fall, dass eine externe Schaltung abnorm arbeitet, zu unterbrechen.
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Unten
ist mit Bezug auf die Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform
beschrieben, bei der der Halbleiterschalter für eine Antiblockiervorrichtung
für Fahrzeuge
verwendet wird. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der Halbleiterschalter
nicht alleine auf die Anwendung für eine Antiblockiervorrichtung
für Fahrzeuge
begrenzt ist.
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6 ist
ein Diagramm, das schematisch eine Antiblockiervorrichtung für Fahrzeuge
zeigt, und 7 ist ein Diagramm, das einen
Abschnitt einer Bremsflüssigkeitsdrucksteuerschaltung
zeigt. Eine Steuereinheit (im folgenden als ECU bezeichnet) 1, die
einen Mikrocomputer enthält,
ist mit Radgeschwindigkeitssensoren 45 und 46,
die an die ECU 1 Pulssignale in Abhängigkeit von der Drehzahl eines rechten
Vorderrades 41 und eines linken Vorderrades 42,
die die gelenkten Räder
sind, senden, und Radgeschwindigkeitssensoren 47 und 48 verbunden, die
an die ECU 1 Pulssignale in Abhängigkeit von der Drehzahl eines
rechten Hinterrades 43 und eines linken Hinterrades 44,
die die Antriebsräder
sind, senden. Radzylinder 50, die in den Rädern 41, 42, 43 und 44 angeordnet
sind, kommunizieren durch Hauptflüssigkeitspassagen 56 mit
einem Masterzylinder 54, der einen Bremsflüssigkeitsdruck
erzeugt, wenn ein Bremspedal 52 durch einen Fahrer betätigt wird.
Eine Aktuatoreinheit 60 ist in der Hauptflüssigkeitspassage 56 angeordnet,
um die Bremsflüssigkeitsdrücke der
Radzylinder 50 zu schalten. Ein Bremsschalter 57 ist
mit der ECU 1 verbunden, um die Betätigung des Bremspedals 52 zu
erfassen und ein Ein-Signal von diesem an die ECU 1 zu
senden.
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Die
Aktuatoreinheit 60 enthält
ein Erhöhungsdruckschaltsteuerventil
(die Zufuhrseite des elektromagnetischen Schaltventils) 61,
das in der Hauptflüssigkeitspassage 56 angeordnet
ist, zum Schaltungssteuern eines erhöhten Flüssigkeitsdruck in den Radzylindern 50,
ein Verringerungsdruckschaltsteuerventil (das ablassseitige elektromagnetische
Schaltventil) 62, das in einer Verringerungsdruckpassage 58 angeordnet
ist, zum Schaltungssteuern eines Verringerungsdrucks, und ein Reservoir 63 zum
Speichern der Bremsflüssigkeit
von den Radzylindern 50, wenn der Druck in den Radzylindern 50 verringert
wurde. Eine Pumpe 64 zum Zurückführen der Bremsflüssigkeit,
die in dem Reservoir 63 in der Aktuatoreinheit 60 gespeichert
ist, an die Hauptflüssigkeitspassage 56,
und ein Motor 65 zur Ansteuerung der Pumpe 64 sind
zwischen der Hauptflüssigkeitspassage 56 und
dem Reservoir 63 angeordnet.
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Das
Erhöhungsdruckschaltsteuerventil 61 und
das Verringerungsdruckschaltsteuerventil 62 bestehen aus
elektromagnetischen Ventilen oder Solenoiden.
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Die
ECU 1 stellt im voraus die Rate der Geschwindigkeitsverringerung
des Fahrzeugs von dem Moment an, in dem der Fahrer das Bremspedal 52 betätigt, ein
und führt
die Antiblockiersteuerung durch automatisches Einstellen der Zufuhr
der Bremsflüssigkeit
zu oder des Ablasses der Bremsflüssigkeit
von den Radzylindern 50 aus, um eine Radgeschwindigkeit
zu erzielen, bei der der Reifen in diesem Zustand eine maximale
Reibkraft gegenüber der
Fahrbahnoberfläche
erzeugt. Wenn dieser Zustand aufrechterhalten wird, kann jedoch
die tatsächliche Änderung
in der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht erfasst werden. Daher wird
die Bremskraft in regelmäßigen Intervallen
verringert, um die Radgeschwindigkeit zur tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit zurückzuführen. Von
diesem Moment an wird der Zeitplan der Rate der Geschwindigkeitsverringerung des
Fahrzeugs auf der Grundlage der tatsächlichen Rate der Geschwindigkeitsverringerung
des Fahrzeugs während
der obigen Zeitdauer zurückgesetzt, und
die Zufuhr der Bremsflüssigkeit
zu und das Ablassen der Bremsflüssigkeit
von den Radzylindern 50 wechseln, um eine Änderung
der Radgeschwindigkeit zu erzielen, bei der der Reifen in diesem
Zustand eine maximale Reibkraft gegenüber der Fahrbahnoberfläche erzeugt.
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1 stellt
schematisch den Aufbau der ECU 1 dar. Die ECU enthält eine
Steuervorrichtung 3, die eine bekannte CPU, einen RAM und
einen ROM enthält.
Im folgenden wird die Steuervorrichtung durch einen Mikrocomputer
rep räsentiert.
Die ECU 1 enthält
außerdem
eine IC 2 zum Wandeln einer Energieversorgung von einer
Batterie 6 in eine vorbestimmte Spannung, um diese an verschiedene
Abschnitte der ECU 1 anzulegen, zum Empfang von Signalen
von den Radgeschwindigkeitssensoren 45, 46, 47, 48 und
von dem Bremsschalter 57, zum Gestalten ihrer Wellenformen
und zum Senden dieser an den Mikrocomputer 3. Die IC 2 enthält außerdem Funktionen
zum Steuern der Ansteuerung des Erhöhungsdruckschaltsteuerventils 61 und
des Verringerungsdruckschaltsteuerventils 62. Die ECU 1 enthält außerdem einen
Halbleiterschalter 4 zur Zufuhr oder zur Unterbrechung
der Energieversorgung zum Erhöhungsdruckschaltsteuerventil 62 und
dem Verringerungsdruckschaltsteuerventil 61 auf der Grundlage eines
Befehls von dem Mikrocomputer 3.
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Der
Mikrocomputer 3 und die IC 2 überwachen einander daraufhin,
ob sie normal arbeiten, zusätzlich
zum Austausch der Steuersignale, die aneinander gerichtet sind.
Ein Überwachungsverfahren, das
hier beschrieben wird, urteilt, dass die zu überwachende Seite (z.B. Mikrocomputer 3)
abnorm arbeitet, wenn die Überwachungsseite
(z.B. IC 2) kein Pulssignal innerhalb einer vorbestimmten
Zeitdauer von der zu überwachenden
Seite empfängt,
die das Pulssignal in regelmäßigen Intervallen übertragen sollte.
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Die
IC 2 gibt die Signale von den Radgeschwindigkeitssensoren 45, 46, 47, 48 und
von dem Bremsschalter 57 an den Mikrocomputer 3 aus
und steuert das Erhöhungsdruckschaltsteuerventil 61 und
das Verringerungsdruckschaltsteuerventil 62 in der Aktuatoreinheit 60 auf
der Grundlage eines Steuerventilansteuersignals von dem Mikrocomputer 3 an.
Die IC 2 versorgt außerdem
den Mikrocomputer 3 mit Energie. Wenn die Spannung, die
durch den Halbleiterschalter 4 überwacht wird, nicht innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs liegt, sendet der Halbleiter schalter 4 ein
Ausgangsanhaltesignal bzw. Ausgangsdeaktivierungssignal an die IC 2 und
führt die Energieversorgung
weder dem Erhöhungsdruckschaltsteuerventil 61 noch
dem Verringerungsdruckschaltsteuerventil 62 zu (die Details
werden später beschrieben).
Die IC 2, die das Ausgangsanhaltesignal empfangen hat,
steuert das Erhöhungsdruckschaltsteuerventil 61 oder
das Verringerungsdruckschaltsteuerventil 62 nicht länger an.
Wie es oben beschrieben wurde, überwachen
der Mikrocomputer 3, die IC 2 und der Halbleiterschalter 4 die
jeweiligen Betriebsabläufe
der anderen, um die Zuverlässigkeit und
Sicherheit der ECU 1 insgesamt zu verbessern.
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(Verfahren 1 zur Erfassung
eines abnormen Betriebs)
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Ein
Verfahren zur Erfassung eines abnormen Betriebes des Mikrocomputers 3 mit
dem Halbleiterschalter 4 wird mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. 2 ist
ein Blockdiagramm, das den inneren Aufbau des Halbleiterschalters 4 darstellt. Wenn
ein Befehlssignal von dem Mikrocomputer 3 in einen Eingangsanschluss 12 eingegeben
wird, während
die ECU 1 und der Halbleiterschalter 4 normal betrieben
werden, beurteilt eine Eingangsschaltung 15 (Zufuhrspannungsüberwachungseinrichtung),
ob das Befehlssignal ein Ein-Befehl oder ein Aus-Befehl ist. Auf
der Grundlage des Beurteilungsergebnisses wird die Ansteuerschaltung 20 betrieben,
wodurch eine Schaltschaltung 21 mit einem MOSFET 21a mit einer
parasitären
Diode 21b, die in Sperrrichtung der Energieversorgung geschaltet
ist, ein- oder ausgeschaltet wird, und das Ergebnis daraus wird
durch einen Ausgangsanschluss 24 ausgegeben.
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In
der in 3 dargestellten Eingangsschaltung 15 ist
der Eingangsanschluss 12 mit einem Vergleicher 15a,
der aus einem bekannten Operationsverstärker oder ähnlichem besteht, verbunden,
und der Ausgang des Vergleichers 15a wird an eine Logikschaltung 16 gesendet.
Die Eingangsspannung von dem Eingangsanschluss 12 wird
als auf dem H-Pegel (d.h. "ein") liegend beurteilt,
wenn sie größer als
eine Bezugsspannung VIT ist, die in den Vergleicher 15a eingegeben
wird. Der Eingangsanschluss 12 ist außerdem durch eine Konstantstromschaltung 15b geerdet.
Ein Herunterziehwiderstand (pull-down resistor) kann anstelle der
Konstantstromschaltung 15b verwendet werden. Da der Eingangsanschluss 12 durch
die Konstantstromschaltung 15b geerdet ist, wird, wenn
der Draht bzw. die Verbindung zwischen dem Mikrocomputer 3 und
dem Eingangsanschluss 12 bricht, die Eingangsspannung 0V,
der Vergleicher 15a beurteilt die Spannung als auf einem L-Pegel
(d.h. "aus") liegend und der
Halbleiterschalter 4 wird ausgeschaltet, womit die Energieversorgung
weder dem Erhöhungsdruckschaltsteuerventil 61 noch
dem Verringerungsdruckschaltsteuerventil 62 zugeführt wird.
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In 2 beinhalten
die Schaltungen zur Erfassung eines abnormen Betriebes in dem Halbleiterschalter 4 vorzugsweise
eine Spannungserfassungsschaltung 17 zur Erfassung einer
abnormen Eingangsspannung von einem Energieversorgungseingangsanschluss 23,
eine Überstromerfassungsschaltung 18 zur
Erfassung eines abnormen Stroms, der durch den Halbleiterschalter 4 fließt, und
eine Überhitzungserfassungsschaltung 22 zur
Erfassung einer abnormen Temperatur des Halbleiterschalters 4.
Beim Erfassen abnormer Bedingungen senden diese Schaltungen Signale
(H-Pegel) an die
Logikschaltung 16. Eine Ausgangsbegrenzungsschaltung 19 fixiert
die Energieversorgungsspannung, die durch den Energieversorgungsanschluss 23 zugeführt wird,
auf eine Spannung, bei der die Schaltschaltung 21 betrieben
wird.
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Eine
Spannung, die die gleiche wie diejenige ist, die dem Mikrocomputer 3 zugeführt wird,
wird in einen Überwa chungseingangsanschluss 26 eingegeben.
Die Spannung wird durch eine Spannungsüberwachungsschaltung 14 (Zufuhrspannungsüberwachungseinrichtung) überwacht.
In 3 weist die Spannungsüberwachungsschaltung 14 eine
Konstantstromquelle 14a, eine Überspannungsbeurteilungsschaltung 14b (Überspannungserfassungseinrichtung),
eine Unterspannungsbeurteilungsschaltung 14c (Unterspannungserfassungseinrichtung) und
eine ODER-Schaltung 14d auf. Die Überspannungsbeurteilungsschaltung 14b und
die Unterspannungsbeurteilungsschaltung 14c bestehen aus
bekannten Operationsverstärkern,
und die ODER-Schaltung 14d ist eine bekannte Logikschaltung.
In der Überspannungsbeurteilungsschaltung 14b gibt,
wenn eine Spannung, die eingegeben wird, größer als ein Schwellenwert VOV
ist, die Überspannungsbeurteilungsschaltung 14b den
H-Pegel an die ODER-Schaltung 14d aus. Wenn die Spannung,
die eingegeben wird, kleiner als ein Schwellenwert VUN ist, gibt
die Unterspannungsbeurteilungsschaltung 14c den H-Pegel
an die ODER-Schaltung 14d aus. Die ODER-Schaltung 14d führt den
ODER-Betrieb hinsichtlich der Ausgänge von der Überspannungsbeurteilungsschaltung 14b und
der Unterspannungsbeurteilungsschaltung 14c durch, gibt
das Ergebnis an die Logikschaltung 16 und ein Signal an
einen Ausgangsanhalteanschluss bzw. Ausgangsdeaktivierungsanschluss 11 für die externe
periphere Schaltung durch eine Ausgangsanhalteansteuerschaltung
bzw. Ausgangsdeaktivierungsansteuerschaltung 13 (Signalausgabeeinrichtung)
aus.
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Außerdem ist
der Überwachungseingangsanschluss 26 durch
eine Konstantstromschaltung 14a geerdet. Ein Herunterziehwiderstand
kann anstelle der Konstantstromschaltung 14a verwendet werden.
Da der Überwachungseingangsanschluss 26 durch
die Konstantstromschaltung 14a geerdet ist, wird, wenn
der Draht bzw. die Verbindung zwischen dem Mikrocomputer 3 und
dem Überwachungseingangsanschluss 26 bricht,
die Eingangsspannung 0V, die Unterspannungsbe urteilungsschaltung 14c beurteilt
die Spannung zu kleiner als der Schwellenwert VUN, und es wird der
H-Pegel durch die ODER-Schaltung 14d an die Logikschaltung 16 ausgegeben.
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In 2 ermöglicht nur
dann, wenn die Ausgänge
der Spannungserfassungsschaltung 17, der Überstromerfassungsschaltung 18,
der Überhitzungserfassungsschaltung 22 und
der Spannungsüberwachungsschaltung 14 sämtlich auf
dem L-Pegel liegen
(d.h. es wird kein abnormer Betrieb erfasst), die Logikschaltung 16 die
Ausgabe von der Eingangsschaltung 15 (Befehlssignal von
dem Mikrocomputer 3) und gibt den H-Pegel (Ansteuererlaubnissignal)
an die Ansteuerschaltung 20 aus. Auf der Grundlage des
Ansteuererlaubnissignals von der Logikschaltung 16 schaltet
die Ansteuerschaltung 20 die Schaltschaltung 21 ein/aus
und erzeugt einen Ausgang an dem Ausgangsanschluss 24.
Wenn irgendeiner der Ausgänge
der Spannungserfassungsschaltung 17, der Überstromerfassungsschaltung 18, der Überhitzungserfassungsschaltung 22 und
der Spannungsüberwachungsschaltung 14 auf
dem H-Pegel liegt (d.h. es wird ein abnormer Betrieb bei einer von
diesen erfasst), ermöglicht
andrerseits die Logikschaltung 16 nicht die Ausgabe von
der Eingangsschaltung 15 (Befehlssignal von dem Mikrocomputer 3)
und gibt den L-Pegel (Ansteueranhaltesignal) an die Ansteuerschaltung 20 aus.
Auf der Grundlage des Ansteueranhaltesignals von der Logikschaltung 16 schaltet
die Ansteuerschaltung 20 die Schaltschaltung 21 aus,
und somit wird die Ein-/Aus-Steuerung auf der Grundlage des Befehlssignals
von dem Mikrocomputer 3 nicht zum Ausgangsanschluss 24 gesendet.
D.h., dass die Energieversorgung weder dem Erhöhungsspannungsschaltsteuerventil 61 noch
dem Verringerungsdruckschaltsteuerventil 62 zugeführt wird.
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(Verfahren 2 zur
Erfassung eines abnormen Betriebs)
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Im
folgenden wird ein Verfahren zur Erfassung eines abnormen Betriebs
des Mikrocomputers 3, das auf dem Halbleiterschalter 4 basiert,
mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben. 4 ist
ein Blockdiagramm, das den internen Aufbau des Halbleiterschalters 4 darstellt.
Diese Ausführungsform
ist eine Modifikation des Verfahrens 1 zur Erfassung eines abnormen
Betriebs, das oben beschrieben wurde, und unterscheidet sich nur
in einem Teil des Schaltungsaufbaus. Daher verwendet die Beschreibung
die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen des Verfahrens 1 zur Erfassung
eines abnormen Betriebs. Wenn ein Befehlssignal von dem Mikrocomputer 3 in
einen Eingangsanschluss 12 eingegeben wird, während die
ECU 1 und der Halbleiterschalter 4 normal arbeiten,
beurteilt eine Eingangsschaltung 15 (Ausgangsspannungsüberwachungseinrichtung
und Unterspannungserfassungseinrichtung), ob das Befehlssignal ein
Ein-Befehl oder ein Aus-Befehl ist. Auf der Grundlage des Beurteilungsergebnisses
wird eine Ansteuerschaltung 20 betrieben, wodurch eine Schaltschaltung 21,
die aus einem MOSFET 21a mit einer parasitären Diode 12b,
die in Sperrrichtung der Energieversorgung geschaltet ist, besteht,
ein- oder ausgeschaltet, und das Ergebnis wird durch einen Ausgangsanschluss 24 ausgegeben.
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In
der Eingangsschaltung 15 ist der Eingangsanschluss 12 mit
einem Vergleicher 15a, der aus einem bekannten Operationsverstärker oder ähnlichem
besteht, verbunden, und der Ausgang des Vergleichers 15a wird
an eine Logikschaltung 16 gesendet. Die Spannung des Befehlssignals
von dem Eingangsanschluss 12 wird als auf dem H-Pegel (d.h. "ein") liegend beurteilt,
wenn sie größer als
eine Bezugsspannung VIT ist, die in den Vergleicher 15a eingegeben
wird. Der Eingangsanschluss 12 ist außerdem durch eine Konstantstromschaltung 15b geerdet.
Ein Widerstand kann anstelle der Konstantstromschaltung 15b verwendet werden.
Da der Eingangsanschluss 12 durch die Konstantstromschaltung 15b geerdet
ist, wird, wenn der Draht bzw. die Verbindung zwischen dem Mikrocomputer 3 und
dem Eingangsanschluss 12 bricht, die Eingangsspannung 0V,
der Vergleicher 15a beurteilt die Spannung als auf dem
L-Pegel (d.h. "aus") liegend, und der
Halbleiterschalter 4 wird ausgeschaltet, womit die Energieversorgung
weder dem Erhöhungsdruckschaltsteuerventil 61 noch
dem Verringerungsdruckschaltsteuerventil 62 zugeführt wird.
D.h. dass sogar ohne gesondertes Bereitstellen einer Unterspannungserfassungseinrichtung
die Eingangsschaltung 15 und die Konstantstromschaltung 15b so
arbeiten, dass sie die gleiche Wirkung erzielen.
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Die
Schaltungen zur Erfassung eines abnormen Betriebs im Halbleiterschalter 4 beinhalten
vorzugsweise eine Spannungserfassungsschaltung 17 zur Erfassung
einer abnormen Eingangsspannung von einem Energieversorgungseingangsanschluss 23,
eine Überstromerfassungsschaltung 18 zur
Erfassung eines abnormen Stroms, der durch den Halbleiterschalter 4 fließt, und
eine Überhitzungserfassungsschaltung 22 zur
Erfassung einer abnormen Temperatur des Halbleiterschalters 4.
Beim Erfassen abnormer Bedingungen senden diese Schaltungen Signale
(H-Pegel) an die Logikschaltung 16. Eine Ausgangsbegrenzungsschaltung 19 fixiert
die Energieversorgungsspannung, die durch den Energieversorgungsanschluss 23 zugeführt wird,
auf eine Spannung, bei der die Schaltschaltung 21 betrieben
werden kann.
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Das
Befehlssignal, das durch den Eingangsanschluss 12 eingegeben
wird, wird außerdem
in eine Spannungsüberwachungsschaltung 14 eingegeben
(Ausgangsspannungsüberwachungseinrichtung).
Wie es in 5 gezeigt ist, enthält die Spannungsüberwachungsschaltung 14 eine Überspannungsbeurteilungsschaltung 14b (Überspannungserfassungsein richtung),
die aus einem bekannten Operationsverstärker besteht. Wenn die Spannung
des Befehlssignals, das eingegeben wird, größer als ein Schwellenwert VOV
ist, gibt die Überspannungsbeurteilungsschaltung 14b den
H-Pegel an die Logikschaltung 16 und außerdem ein Signal an einen
Ausgangsanhalteanschluss bzw. Ausgangsdeaktivierungsanschluss 11 für die externe
periphere Schaltung durch eine Ausgangsanhalteansteuerschaltung bzw.
Ausgangsdeaktivierungsansteuerschaltung 13 (Signalausgabeeinrichtung)
aus.
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Nur
wenn die Ausgänge
der Spannungserfassungsschaltung 17, der Überstromerfassungsschaltung 18,
der Überhitzungserfassungsschaltung 22 und
der Spannungsüberwachungsschaltung 14 sämtlich auf
dem L-Pegel (d.h. es wird kein abnormer Betrieb erfasst) liegen,
ermöglicht
die Logikschaltung 16 die Ausgabe von der Eingangsschaltung 15 (Befehlssignal
von dem Mikrocomputer 3) und gibt den H-Pegel (Ansteuererlaubnissignal) an die
Ansteuerschaltung 20 aus. Auf der Grundlage des Ansteuererlaubnissignals
von der Logikschaltung 16 schaltet die Ansteuerschaltung 20 die
Schaltschaltung 12 ein/aus und erzeugt eine Ausgabe an
dem Ausgangsanschluss 24. Wenn irgendeiner der Ausgänge der Spannungserfassungsschaltung 17,
der Überstromerfassungsschaltung 18,
der Überhitzungserfassungsschaltung 22 und
der Spannungsüberwachungsschaltung 14 auf
dem H-Pegel liegt (d.h. es wird in einer von diesen ein abnormer
Betrieb erfasst), ermöglicht
andererseits die Logikschaltung 16 nicht die Ausgabe von
der Eingangsschaltung 15 (Befehlssignal von dem Mikrocomputer 3)
und gibt den L-Pegel (Ansteueranhaltesignal) an die Ansteuerschaltung 20 aus.
Auf der Grundlage des Ansteueranhaltesignals von der Logikschaltung 16 schaltet die
Ansteuerschaltung 20 die Schaltschaltung 21 aus,
und somit wird die Ein-/Aus-Steuerung
auf der Grundlage des Befehlssignals vom Mikrocomputer 3 nicht
an den Ausgangsanschluss 24 gesendet. D.h. dass die Energieversorgung
weder dem Erhöhungs spannungsschaltsteuerventil 61 noch
dem Verringerungsdruckschaltsteuerventil 62 zugeführt wird.
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Obwohl
die Erfindung oben anhand von Ausführungsformen beschrieben wurde,
wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung in keiner Weise darauf begrenzt
ist, sondern auf verschiedene Weise auf der Grundlage des Wissens
des Fachmanns modifiziert werden kann, ohne von dem Bereich der
Erfindung, der in den Ansprüchen
definiert ist, abzuweichen.