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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung einer Bremsanlage.
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Bremsanlagen
zur Vermeidung eines Blockierens der Fahrzeugräder, zur Regelung des Antriebsschlupfes
der angetriebenen Räder
bzw. zur Regelung der Fahrdynamik sind beispielsweise bekannt aus
dem Aufsatz "Antiblockiersystem
und Antriebsschlupfregelung der fünften Generation", ATZ Automobiltechnische
Zeitschrift 95 (1993) Heft 11, der
DE 43 37 133 A1 und der
EP 0 538 600 B1 . Zu solchen
hydraulisch wirkenden Bremsanlagen gehören unter anderem Magnetventile,
durch deren Ansteuerung der Bremsdruck in den einzelnen Radbremssystemen
wenigstens erhöht
und erniedrigt werden kann, sowie eine Rückförderpumpe, mittels der die
Erniedrigung des Bremsdrucks bei entsprechender Magnetventilstellung
ermöglicht
wird. Hierbei wird die Rückförderpumpe
im Allgemeinen durch einen Elektromotor (Pumpenmotor) angetrieben.
Aus der erwähnten
EP 0 538 600 B1 ist
dabei bekannt, die Rückförderpumpe.
bei einer Inbetriebnahme des Fahrzeugs wenigstens einmal für eine vorgewählte Zeitspanne
anzutreiben.
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Aus
der
DE 43 03 206 A1 ist
bekannt, die Pedalkraft als Regelgröße für eine Bremsanlage mit Blockierschutzregelung
zu verwenden. Um die Pedalkraft zu bestimmen, wird während einer
Regelbremsung der Antriebsmotor einer Hydraulikpumpe auf Generatorspannung
umgeschaltet und die Höhe der
Generatorspannung sowie deren Abklingverhalten ausgewertet. Aus
der Generatorspannung und dem Abklingverhalten lässt sich der von der Pedalkraft
abhängige
Vordruck näherungsweise
ermitteln.
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Aus
der
WO 94/07717 A1 ist
eine Bremsanlage bekannt, bei der im Nachlauf aus der Generatorspannung,
die von dem Pumpenmotor erzeugt wird, auf die Drehzahl der Rückförderpumpe
geschlossen werden kann.
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Bei
solchen Bremsanlagen werden die Funktionen der Magnetventile und
des Pumpenmotors, die in einem Hydroaggregat zusammengefasst sind, durch
ein Steuergerät
gesteuert. Insbesondere kann es bei einem unsachgemäß montierten
Steuergerät zu
Fehlfunktionen der Hydraulik kommen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fehlfunktion
der Bremsanlage zu erkennen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Vorteile der Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einer erwähnten Bremsanlage
mit einer ansteuerbaren Hydraulikpumpe, die sich in einem Hydraulikkreislauf
befindet, und mit wenigstens einem Magnetventil, dessen Betriebszustand
auf ein Steuersignal hin geändert
werden kann. Dabei wird durch die Änderung des Betriebszustandes
des Magnetventils der Strömungswiderstand
in dem Hydraulikkreislauf beeinflusst. Der Kern der Erfindung besteht
darin, dass Überwachungsmittel
vorgesehen sind, mittels der bei Vorliegen bestimmter Betriebsbedingungen
abhängig
von dem ermittelten Nachlaufverhalten der Hydraulikpumpe bei unterschiedlichen
Betriebszuständen
des Magnetventils eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige eines Fehlers
betätigt
wird.
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Durch
die Erfindung ist es möglich,
relativ sicher eine Fehlfunktion der Bremsanlage zu erkennen. Diese
Fehlfunktion kann dem Fahrer des Fahrzeugs zur Anzeige gebracht
werden. Weiterhin kann in Reaktion auf einen erkannten Fehler die
Brems- (z. B. Antiblockier-), Antriebs- bzw. Fahrdynamikregelung
ausgeschaltet werden. Insbesondere ist es durch die Erfindung möglich, das
Steuergerät
und das Hydroaggregat in einer Werkstatt getrennt zu tauschen beziehungsweise
den bestimmungsgemäßen Zusammenbau
zu überprüfen. Durch
die Erfindung kann folgendes überprüft werden,
- – ob
das Magnetventil, dessen Betriebszustand geändert wird, richtig schaltet,
- – ob
die Pumpe richtig fördert,
- – ob,
im Falle eines Steuergeräts,
das auf dem Hydraulikaggregat montiert ist (sogenanntes Anbau-Steuergerät), diese
Montage ordnungsgemäß realisiert
wurde. Solche Anbau-Steuergeräte haben
im allgemeinen die Ventilspulen integriert, während der Ventilkörper in
dem Hydraulikaggregat sitzt. Ist das Anbau-Steuergerät nicht oder nicht korrekt
montiert, so werden die im Anbau-Steuergerät integrierten Spulen zwar
bestromt, das Ventil schaltet aber nicht hydraulisch. Eine Überwachung,
die nur die Bestromung überprüft, ist
für diesen
Fall also wenig geeignet. Aus diesem Grund werden zur Zeit hohe
Sicherheitsanforderungen an einen Austausch eines der Komponenten
Anbau-Steuergerät
und Hydraulikaggregat gestellt. Durch die Erfindung kann ein Fehler
bei der Montage sicher erkannt werden. Da man durch die Erfindung
ein nicht oder nicht korrekt montiertes Anbau-Steuergerät systemimmanent
erkennen kann, ist es erst durch die Erfindung möglich, einen Austausch der
Komponenten im Feld (Werkstatt, Kundendienst) zuzulassen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
die Überwachungsmittel
derart auszulegen, dass bei Vorliegen der bestimmten Betriebsbedingungen
- – eine
erste Ansteuerung der Pumpe bis zu einem ersten Erreichen eines
bestimmten Betriebszustandes der Pumpe getätigt wird,
- – ein
erstes Nachlaufverhalten der Pumpe nach dem ersten Erreichen des
bestimmten Betriebszustandes der Pumpe ermittelt wird,
- – das
Magnetventil zur Änderung
seines Betriebszustandes angesteuert wird,
- – eine
zweite Ansteuerung der Pumpe bis zu einem zweiten Erreichen des
bestimmten Betriebszustandes der Pumpe getätigt wird,
- – ein
zweites Nachlaufverhalten der Pumpe nach dem zweiten Erreichen des
bestimmten Betriebszustandes der Pumpe ermittelt wird, und
- – abhängig von
dem Vergleich der beiden Nachlaufverhalten die Anzeigevorrichtung
zur Anzeige eines Fehlers betätigt
wird.
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Das
Vorliegen der Betriebsbedingungen kann dann bestimmt werden, wenn
die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit
unterhalb eines ersten Schwellwertes und/oder oberhalb eines zweiten Schwellwertes
liegt. Alternativ oder in Ergänzung dazu
kann zum Vorliegen der Betriebsbedingung bestimmt werden, ob ein
Bremssignal anliegt, das einen Bremsvorgang des Fahrzeugs repräsentiert.
Die erfindungsgemäße Überwachung,
die auf wesentliche Stellglieder der Bremsanlage zugreift, findet
also bei niedrigen Geschwindigkeiten und/oder dann statt, wenn vom
Fahrer kein Bremsvorgang gewünscht wird.
Hierdurch wird gewährleistet,
dass die Überwachung
den Normalbetriebs des Fahrzeugs nicht stört.
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Die
Ermittlung des Nachlaufverhaltens der Pumpe und/oder des ersten
und zweiten Erreichens des bestimmten Betriebszustandes der Pumpe
kann durch die Auswertung eines die Drehzahl der Pumpe repräsentierenden
Signals ausgewertet werden. Dabei ist insbesondere daran gedacht,
dass die Pumpe mittels eines Elektromotors angetrieben wird und
das die Drehzahl der Pumpe repräsentierende
Signal durch eine Auswertung der von dem Pumpenmotor erzeugten Generatorspannung
geschieht.
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Der
bestimmte Betriebszustand der Pumpe kann dann erreicht sein, wenn
die Drehzahl der Pumpe oder das die Drehzahl der Pumpe repräsentierende
Signal einen vorgebbaren ersten Schwellwert erreicht hat.
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Zur
Ermittlung des ersten und zweiten Nachlaufverhaltens der Pumpe kann
die Drehzahl der Pumpe oder das die Drehzahl der Pumpe repräsentierende
Signal mit einem vorgebbaren Schwellwert verglichen werden.
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Zur
Ermittlung des ersten und zweiten Nachlaufverhaltens der Pumpe werden
dann die Zeiten bestimmt, während
der die Drehzahl der Pumpe oder das die Drehzahl der Pumpe repräsentierende
Signal auf den vorgebbaren zweiten Schwellwert abfällt. Zu dem
Vergleich der beiden Nachlaufverhalten kann dann die Differenz der
ermittelten Zeiten mit einem dritten Schwellwert verglichen werden.
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Zeichnung
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Die 1 zeigt
das erfindungsgemäße System
anhand eines Blockschaltbildes, während die 2a,
b, c und 3 den detaillierten Ablauf des Ausführungsbeispiels
beschreiben.
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Ausführungsbeispiel
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Anhand
des im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels soll die Erfindung
verdeutlicht werden.
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In
der
1 ist eine hydraulische Bremsanlage mit einer
Diagonalaufteilung zweier Bremskreise zu sehen, dabei ist mit dem
Bezugszeichen
29 in gestrichelter Umrahmung ein Hydroaggregat
bezeichnet. Die Bremsanlage hat einen pedalbetätigbaren, zweikreisigen Hauptbremszylinder
16 mit
einem Druckmittel-Vorratsbehälter
15.
Ein erster Bremskreis I ist mit den Radbremsen HR und VL des rechten
hinteren und des linken vorderen Rades und ein zweiter Bremskreis
II ist mit den Radbremsen HL und VR des linken hinteren und des
rechten vorderen Rades verbunden. Der Bremsdruck kann über die
nicht angesteuerten Einlassventile EVHL, EVVR, EVVL und EVHR
35,
34,
31 und
30 den
Radbremsen zugeleitet werden. Durch eine Ansteuerung der Einlassventile
EVHL, EVVR, EVVL und EVHR
35,
34,
31 und
30 werden
diese geschlossen, womit ein weiterer Druckanstieg in den Radbremsen
verhindert werden kann. Eine Druckminderung geschieht durch Ansteuerung
der Auslassventile AVHL, AVVR, AVVL und AVHR
36,
37,
33 und
32 über die
Rückleitungen
38 und
39 mittels
der Rückförderpumpen
sRFP1 und sRFP2
40 und
41. Die Rückförderpumpen
werden durch den Elektromotor M angetrieben. Es soll darauf hingewiesen
werden, dass die Rückförderpumpen sRFP1
und sRFP2
40 und
41 in bekannter Weise (siehe
z. B.
4 und
5 der
eingangs erwähnten
DE 43 37 133 A1 und
2 der eingangs erwähnten
EP 0 538 600 B1 selbstsaugend
ausgelegt sind. Dies bedeutet, daß diese Rückförderpumpen auch ohne Vordruck
Bremsflüssigkeit
fördern
können.
Für jede Rückförderpumpe
sRFP1 und sRFP2
40 und
41 ist sowohl ein Ansaugventil
ASV1 und ASV2
53 und
50 als auch ein Rückschlagventil
RVR1 und RVR2 vorgesehen. Durch eine Ansteuerung der Umschaltventile
USV1 und USV2
52 und
51 kann eine Trennung von
dem Vordruckkreis erreicht werden. Darüber hinaus sind die Speicherkammern
Spk1 und Spk2 und die Dämpferkammern
D1 und D2 vorgesehen.
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Soweit
es das bisher beschriebene Hydroaggregat 29 betrifft, handelt
es sich um eine vorbekannte Ausgestaltung. Im normalen Betrieb des
Bremssystems werden die Magnetventile zur Vermeidung eines Blockierens
der Fahrzeugräder,
zur Regelung des Antriebsschlupfes der angetriebenen Räder bzw. zur
Regelung der Fahrdynamik in bekannter Weise von einem Steuergerät aus angesteuert.
Dies ist in der 1 zwecks einer besseren Übersichtlichkeit nicht
gezeigt. Der 1 sind nur die Elemente des Steuergeräts gezeigt,
die zur beispielhaften Darstellung der erfindungsgemäßen Lehre
notwendig sind. Weiterhin wird das Ausführungsbeispiel nur am Beispiel
des Bremskreises I dargestellt.
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Hierzu
zeigt die 1 mit dem Bezugszeichen 10 eine Überwachungseinheit,
die eine Anzeigevorrichtung 14 mittels des Signals A ansteuern kann.
Die Anzeigevorrichtung 14 kann beispielsweise eine vom
Fahrer aus sichtbare Signal- bzw. Warnlampe sein. Der Überwachungseinheit 10 werden
die Ausgangssignale BLS bzw. Vx des Bremspedal-
oder Bremslichtschalters 12 bzw. der Fahrzeuglängsgeschwindigkeitserfassung 11 zugeführt.
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Weiterhin
wird der Überwachungseinheit
10 das
die Drehzahl N
P der Pumpe repräsentierende
Signal U
P zugeführt, wobei die Erzeugung eines
solchen Signals durch eine Auswertung der von dem Pumpenmotor erzeugten
Generatorspannung in bekannter Weise (siehe die eingangs erwähnte
WO 94/07717 A1 )
geschieht. Die Überwachungseinheit
10 steuert
das Ansaugventil ASV1
53 durch das Signal Svl
on/off zur Öffnung bzw.
zum Schließen
des Ventils an. Darüber
hinaus wird die Rückförderpumpe sRFP1
40 durch
die Überwachungseinheit
10 mittels des
Signals P
on/off ein- bzw. Ausgeschaltet.
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Die
genaue Funktionsweise der Überwachungseinheit 10 soll
im folgenden anhand der 2 und 3 erklärt werden.
Dabei wird die Überwachung
anhand des Bremskreises HZ1 I dargestellt. Selbstverständlich ist
diese Überwachung
völlig
analog für
den anderen Bremskreis HZ2 II vorgesehen.
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Nach
dem Startschritt 201 werden im Schritt 202 die
aktuellen Werte Vx, NP und
BLS für
die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit,
die Pumpendrehzahl und des Bremspedal- oder Bremslichtschalters 12 eingelesen.
Im Schritt 203 wird abgefragt, ob eine vorgegebene Prüf- bzw. Überwachungsbedingung
vorliegt. Wie das Vorliegen der vorgegebenen Prüf- bzw. Überwachungsbedingung geprüft wird,
wird anhand der 3 beschrieben.
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Liegt
die Prüf-
bzw. Überwachungsbedingung
nicht vor, so wird direkt zum Endschritt 226 übergegangen.
Liegt die Prüf- bzw. Überwachungsbedingung
vor, so wird im Schritt 204 durch Bildung des Signals Pon die Rückförderpumpe
sRFP1 40 bzw. der Motor M so lange angesteuert, bis im
Schritt 205 festgestellt wird, daß die Drehzahl der Pumpe einen bestimmten
Schwellwert Nhigh erreicht hat. Ist dies
der Fall, so wird im Schritt 206 durch das Steuersignal
Poff die Rückförderpumpe sRFP1 40 bzw.
der Motor M abgeschaltet, woraufhin im Schritt 207 der
Zählwert
T auf den Wert Null gesetzt wird und die Schritte 208, 209 und 210 in
einen konstanten Zeittakt durchlaufen werden. Im Schritt 208 wird
dabei die Drehzahl NP der Pumpe 40 bzw.
die hierfür
repräsentative
Generatorspannung des Motors M eingelesen und im Schritt 209 mit
einem Schwellwert Ulow bzw. Nlow verglichen. Bei
jedem Durchlauf der Schleife wird der Zählwert T im Schritt 210 um
eine Einheit erhöht.
Hat die Pumpendrehzahl den Schwellwert erreicht, so wird der momentane
Zählwert
T als T1 gespeichert (Schritt 211).
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Durch
die Programmschleife (208, 209 und 210)
wird das Nachlaufverhalten der Rückförderpumpe 40 derart
ausgewertet, daß die
Zeitdauer T1 gemessen wird, die die Pumpe nach ihrem Abschalten (Schritt 206)
benötigt,
um von der anfänglichen
Drehzahl Nhigh bzw. Uhigh auf
die Drehzahl Nlow bzw. Ulow abzusinken.
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Wie
der 1 zu entnehmen ist, sind die Auslaßventile
und die Ansaugventile stromlos geschlossen. Das heißt, daß die Pumpe 40 in
Reaktion auf das im Schritt 215 erzeugte Signal Pon im Leerlauf läuft, da der Hydraulikkreislauf
(D1, EVVL, AVVL, Spk1) geschlossen ist.
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Nach
der Auswertung des Pumpennachlaufs zur ersten Pumpenansteuerung
wird im Schritt 212 das Ansaugventil ASV1 53 durch
das Signal Svlon geöffnet. Nachdem im Schritt 213 die
aktuellen Werte Vx, NP und
BLS für
die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit,
die Pumpendrehzahl und des Bremspedal- oder Bremslichtschalters 12 eingelesen
worden sind, wird im Schritt 214 abgefragt, ob die vorgegebene
Prüf- bzw. Überwachungsbedingung
(3) vorliegt. Liegt die Prüf- bzw. Überwachungsbedingung nicht
vor, so wird, nach dem Schließen
des Ansaugventils im Schritt 225, zum Endschritt 226 übergegangen.
Liegt die Prüf-
bzw. Überwachungsbedingung
vor, so wird im Schritt 215 durch Bildung des Signals Pon die Rückförderpumpe
sRFP1 40 bzw. der Motor M so lange angesteuert, bis im
Schritt 216 festgestellt wird, daß die Drehzahl der Pumpe den
bestimmten Schwellwert Nhigh erreicht hat.
Ist dies der Fall, so wird im Schritt 217 durch das Steuersignal
Poff die Rückförderpumpe sRFP1 40 bzw.
der Motor M abgeschaltet, woraufhin im Schritt 218 der
Zählwert
T auf den Wert Null gesetzt wird und die Schritte 219, 220 und 221 in
einen konstanten Zeittakt durchlaufen werden. Im Schritt 219 wird
dabei die Drehzahl NP der Pumpe 40 bzw.
die hierfür
repräsentative
Generatorspannung des Motors M eingelesen und im Schritt 220 mit einem
Schwellwert Ulow bzw. Nlow verglichen.
Bei jedem Durchlauf der Schleife wird der Zählwert T im Schritt 221 um
eine Einheit erhöht.
Hat die Pumpendrehzahl den Schwellwert erreicht, so wird der momentane
Zählwert
T als T1 gespeichert (Schritt 222).
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Analog
zu der ersten Programmschleife (208, 209 und 210)
wird in der Schleife (219, 220 und 221)
das Nachlaufverhalten der Rückförderpumpe 40 derart
ausgewertet, daß die
Zeitdauer T2 gemessen wird, die die Pumpe nach ihrem zweiten Abschalten (Schritt 217)
benötigt,
um von der anfänglichen
Drehzahl Nhigh bzw. Uhigh zur
Drehzahl Nlow bzw. Ulow abzusinken.
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Im
Gegensatz zu der ersten Ansteuerung der Pumpe ist das Ansaugventil
bei der zweiten Ansteuerung geöffnet,
wodurch die Pumpe 40 im zweiten Nachlauf im hydraulischen
Kurzschluß betrieben wird.
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Im
Schritt 223 wird der Betrag der Differenz |T1 – T2| zwischen
den beiden gespeicherten Nachlaufzeiten ermittelt und mit einem
Schwellwert S verglichen. Da die Strömungswiderstände des
Hydraulikkreislaufes (D1, EVVL, AVVL, Spk1) bei den beiden Pumpennachläufen markant
unterschiedlich waren, sollten sich auch die gespeicherten Nachlaufzeiten
deutlich unterscheiden. Ist dies der Fall, überschreitet also die Differenz
|T1 – T2|
den Schwellwert, so wird über
den Schritt 225 (Schließen des Ansaugventils) der
Endschritt 226 eingeleitet, ohne einen Fehler anzuzeigen.
Ist dies jedoch nicht der Fall, überschreitet
also die Differenz |T1 – T2|
den Schwellwert nicht, so hat sich das Magnetventil auf die Ansteuerung
Svlon hin offensichtlich nicht geöffnet. In
Reaktion darauf wird im Schritt 224 durch die Bildung des
Signals A ein Fehler zur Anzeige 14 gebracht wird und/oder
das Antiblockier-, Antriebsschlufregel- bzw. Fahrdynamikregelsystem
abgeschaltet. Nachdem im Schritt 225 das Ansaugventil wieder
geschlossen wird, wird das Programm nach dem Endschritt 226 erneut
gestartet.
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Die 3 zeigt
die Ermittlung, ob die Prüf- bzw. Überwachungsbedingung
vorliegt oder nicht. Nach dem Startschritt 301 wird dazu
im Schritt 302 die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit Vx und die Stellung des Bremspedal- oder Bremslichtschalters 12 eingelesen.
Im Schritt 303 wird überprüft, ob momentan
ein Bremsvorgang getätigt
wird oder nicht. Liegt ein Bremsvorgangs vor, so wird direkt der
Endschritt 306 angesteuert, was bedeutet, daß die Prüf- bzw. Überwachungsbedingung
nicht vorliegt.
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Wird
momentan nicht gebremst, so wird im Schritt 304 abgefragt,
ob die momentane Fahrzeuglängsgeschwindigkeit
Vx im Intervall zwischen Vmin und
Vmax liegt. Dies kann beispielsweise der
Bereich zwischen 20 km/h und 30 km/h sein. Ist dies nicht der Fall,
so wird der Endschritt 306 angesteuert, was bedeutet, daß die Prüf- bzw. Überwachungsbedingung
nicht vorliegt. Liegt die momentane Fahrzeuglängsgeschwindigkeit Vx im Intervall zwischen Vmin und
Vmax, so wird im Schritt 305 die
Meldung "Prüfbedingung erfüllt" gesetzt, die im
Schritt 203 und 214 der 2 abgefragt
wird.
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An
dieser Stelle soll nochmals darauf hingewiesen werden, daß die Ansteuerung
der Ansaug-Magnetventile ASV1 und ASV2 nur beispielhaft gewählt wurden.
Ohne den erfindungsgemäßen Gedanken
zu verlassen können
auch die übrigen
Magnetventile derart angesteuert werden, daß sich hierdurch unterschiedliche
Strömungsverhältnisse
ergeben, die zu einem unterschiedlichen Nachlaufverhalten der Rückförderpumpen
führen.
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Zu
dem Ausführungsbeispiel
kann zusammenfassend gesagt werden, daß bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit
zwischen 20 km/h und 30 km/h und nachdem ein an sich bekannter aktiver
Magnetventiltest abgelaufen ist, folgender Test abläuft:
Die
Rückförderpumpe
wird zweimal so lange angesteuert, bis eine Drehzahl erreicht wird,
die ausreicht, um den Nachlauf der Rückförderpumpe auszuwerten. Zunächst wird
die Rückförderpumpe
im Leerlauf betrieben, das heißt
ohne Ansteuerung von Magnetventilen. Es wird dann die Zeit nach
Abfall der Motorrelais-Ansteuerung bis Erreichen eines Low-Pegels der Pumpenmotorspannung
gemessen. Nach einer (in der 2 nicht
explizit dargestellten) Wartezeit von ca. 100 bis 200 ms wird die
Rückförderpumpe
im hydraulischen Kurzschluß betrieben,
das heißt,
daß mindestens
ein Auslaßventil
bei einem Antiblockiersytem bzw. ein Ansaugventil bei einem Antriebsschlupfregelsystem
angesteuert wird. Es wird erneut die Nachlaufzeit gemessen. Weichen
die gemessenen Werte um weniger als eine definierte Differenz voneinander
ab, so ist keine Wirkung der Ventilansteuerung vorhanden und damit
nicht sichergestellt, daß beispielsweise
das ausgetauschte Steuergerät (mit
der Überwachungseinrichtung 10)
korrekt montiert ist. Das Antiblockier-, Antriebsschlufregel- bzw. Fahrdynamikregelsystem
wird dann passiv geschaltet und die Sicherheitslampe oder Sicherheitslampen angesteuert.