DE10009770B4

DE10009770B4 - Elektronische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Datensicherungsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE10009770B4
Application number: DE10009770A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dietzel; Joachim Ehleiter
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: DE10009770A1

Abstract

Elektronische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die aufweist:
eine Steuereinheit (2), die eine Vorrichtung (5) des Kraftfahrzeugs steuert und Meßdaten der Vorrichtung (5) erfaßt,
eine Speichereinrichtung der Steuereinheit (2), die einen Arbeitsspeicher (3) und einen nichtflüchtigen Speicher (4) umfaßt,
eine Energiespeichereinrichtung (8) zur zeitweisen Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung (1) sowie der Speichereinrichtung und
eine Erfassungseinrichtung (7) zur Erfassung der Unterbrechung oder Abschaltung einer externen Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung (1),
wobei die Erfassungseinrichtung (7) nach dem Erfassen der Unterbrechung oder der Abschaltung der externen Stromversorgung ein Signal an die Steuereinheit (2) ausgibt und die Steuereinheit (2) daraufhin Daten vom Arbeitsspeicher (3) im nichtflüchtigen Speicher (4) speichert;
die Energiespeichereinrichtung (8) ist ein Kondensator mit einem organischen Dielektrikum und derart ausgestaltet, daß er automatisch aufgeladen wird, sobald die elektronische Steuervorrichtung aus der externen Stromversorgung gespeist wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Datensicherungsverfahren, bei denen Daten aus der elektronischen Steuervorrichtung bei Unterbrechung der Stromversorgung sicher gespeichert werden.

Elektronische Steuervorrichtungen für ein Kraftfahrzeug zur sicheren Speicherung von Meß- und Steuerdaten sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt.

Bei einem bekannten Steuergerät für ein Kraftfahrzeug fallen Daten an, die in Abhängigkeit von Betriebszuständen eines Aggregates des Kraftfahrzeuges erzeugt werden oder sich ändern. Solche Daten sind z.B. Adaptionsdaten, mit denen das Steuergerät gewisse Parameter für seine Steuerung des Aggregates laufend an den zu regelnden oder zu steuernden Prozeß anpaßt. Dazu gehören auch Informationsdaten über Fehler, die während des Betriebes des Aggregates aufgetreten sind, über Umgebungsbedingungen, über Betriebszustände des Aggregates usw. Bei einer Betriebsunterbrechung des Aggregates ist es dabei wesentlich, z.B. die Zustände des Aggregates vor dem Auftreten eines Fehlers anschließend aus dem Steuergerät auszulesen, um diese auszuwerten. Ebenso kann das Steuer- oder Regelverhalten des Steuergerätes während eines normalen Betriebszyklus zur Überprüfung ausgelesen werden. Beispiele für ein solches Aggregat des Kraftfahrzeuges ist der Motor, das Automatikgetriebe oder ein Retarder.

Nach der Unterbrechung der Stromversorgung des Steuergerätes, was in der Regel durch das Ausstellen der Zündung des Kraftfahrzeuges und damit das Abschalten des Aggregates erfolgt, sollen die Daten erhalten bleiben, so daß diese im nächsten Betriebszyklus für die Steuerung durch das Steuergerät zur Verfügung stehen bzw. zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt aus dem Steuergerät über eine Diagnoseschnittstelle ausgelesen und weiterverarbeitet werden können.

Die Stromversorgung des Steuergerätes erfolgt zum einen aus einer Batterie des Kraftfahrzeugs über die Zündung, die auch das Aggregat ein- und ausschaltet, und zum anderen unmittelbar aus der Batterie über eine zweite Leitung (Dauerstromversorgung). Beim Ausschalten der Zündung werden die Daten des laufenden Betriebszyklus abgespeichert, da das Steuergerät nach wie vor über die zweite Leitung mit Strom aus dem Bordnetz versorgt wird, so daß der Speichervorgang sicher beendet werden kann.

Der beschriebene Speichervorgang kann jedoch nicht gewährleistet werden, wenn das Bordnetz, d.h. die Stromversorgung aus der Batterie, unterbrochen wird. In diesem Fall gehen die Daten aus dem aktuellen Betriebszyklus verloren. Darüber hinaus ist es erforderlich, zwei Leitungen von der Batterie zum Steuergerät zu verlegen.

Bei einem weiteren, bekannten Steuergerät für ein Kraftfahrzeug wird dieses kontinuierlich unmittelbar aus der Batterie ohne zusätzliche Leitung über die Zündung versorgt. Dabei geht das Steuergerät in einen Power-Down oder Sleep-Modus über, sobald das Aggregat über die Zündung abgeschaltet wird und die Daten gespeichert wurden. Im Power-Down bzw. Sleep-Modus ist zwar der Stromverbrauch geringer, jedoch wird laufend die Batterie entladen, so daß bei langen Standzeiten die Batterie vollständig entladen werden kann.

Die DE 29 06 890 beschreibt eine elektronische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Diese weist eine Steuereinheit auf, die ihrerseits eine Vorrichtung des Kraftfahrzeuges steuert und Messdaten der Vorrichtung erfasst. Die Speichereinrichtung der Steuereinheit umfasst dabei einen Arbeitsspeicher und einen nicht flüchtigen Speicher. Mit einer Notstromversorgung werden – zusätzlich zur normalen Stromversorgung – die erste Steuerung und der erste Speicher versorgt. Die Notstromversorgung ist dabei eine dauerhafte Stromversorgung, die sich als solche im Laufe der Zeit entlädt. Die Notstromversorgung wird daher auch nur zum einmaligen Übertragen der Informationen aus dem ersten und den zweiten Speicher genutzt, und zwar auch dann, wenn die Energieversorgung aus der normalen Stromversorgung nicht mehr ausreicht. Die Informationen werden dabei ständig und ausschließlich im sogenannten RAM gespeichert.

Die DE 198 01 627 C1 offenbart eine Vorrichtung, bei welcher die zeitliche Änderung der Spannung einer externen Stromversorgung erfasst wird. Die Spannung wird mit einem Spannungsschwellwert verglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug derart auszubilden, dass sowohl bei Ausfall der Stromversorgung aus der Batterie, also beim Abschalten der Zündung eine sichere Datenspeicherung gewährleistet ist. Dabei soll eine dauerhafte Stromversorgung des Steuergerätes aus der Batterie nach dem Abschalten der Zündung vermieden werden.

Da ein sehr häufiges Übertragen der Daten vom Arbeitsspeicher in den nicht flüchtigen Speicher erforderlich ist, ist gemäß Anspruch 1 eine Energiespeichereinrichtung in Form eines Kondensators vorgesehen, der jedes Mal dann aufgeladen wird, wenn die elektronische Steuervorrichtung von der externen Stromversorgung gespeist. Somit ist eine sichere Datenspeicherung gewährleistet, die gleichzeitig die oben genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Sobald der Ausfall der externen Stromversorgung durch die Erfassungseinrichtung erfaßt wurde, werden die Meß- und Steuerdaten gespeichert, so daß vor vollständiger Entleerung der Energiespeichereinrichtung die Datensicherung gewährleistet ist. Durch die zeitweise Stromversorgung aus der Energiespeichereinrichtung benötigt die elektronische Steuervorrichtung dabei keine zweite Verbindung, die eine Dauerstromversorgung von der Batterie über eine zweite Leitung vorsieht. Auch bei Ausfall des Bordnetzes ist ein sicheres Abspeichern der Daten gewährleistet.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird von der Erfassungseinrichtung die Änderung der Spannung der externen Stromversorgung erfaßt und das Signal zum Abspeichern und Beenden des Programmes ausgelöst, sobald der Abfall der Spannung (–dU/dt) einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Als Energiespeichereinrichtung werden dabei Kondensatoren eingesetzt. Besonders vorteilhaft ist dabei der Einsatz eines Kondensators mit organischem Dielektrikum. Entsprechende Kondensatoren sind z.B. von der Fa. Siemens unter den Namen Super-Caps und Ultra-Caps erhältlich. Diese bieten im Vergleich zu herkömmlichen Kondensatoren eine sehr hohe Kapazität. Die Kondensatoren sind innerhalb kurzer Zeit wieder aufladbar, so daß die Datensicherung schon bei sehr kurzen aktiven Betriebsintervallen ermöglicht wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Energiespeichereinrichtung wieder aufgeladen, sobald die elektronische Steuervorrichtung aus der externen Stromversorgungsquelle gespeist wird. Dadurch wird die Energiespeichereinrichtung nicht vollständig entladen und durch das automatische Aufladen der Energiespeichereinrichtung muß der Nutzer nicht den Ladezustand der Energiespeichereinrichtung kontrollieren.

Die elektronische Steuervorrichtung schaltet sich gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung nach dem Abspeichern der Daten in den nichtflüchtigen Speicher selbst ab. Dadurch wird die weitere Entladung der Energiespeichereinrichtung vermieden und die Energiespeichereinrichtung stellt auch bei nur kurzen Intervallen, in denen die elektronische Steuervorrichtung durch eine externe Stromquelle versorgt wird, noch eine ausreichende Spannung für weitere Speichervorgänge zur Verfügung.

Der nichtflüchtige Speicher kann ein EEPROM (elektrisch löschbarer, programmierbarer Festwertspeicher), ein Flash-EPROM oder dergleichen sein.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
1 stellt schematisch ein elektronisches Steuergerät 1 für ein Kraftfahrzeug dar.
Die Datenverarbeitung des Steuergerätes 1 erfolgt in einer Steuereinheit 2. Die Steuereinheit 2 ist mit einem Arbeitsspeicher 3 und einem EEPROM 4 (nichtflüchtiger Speicher) verbunden. Im Arbeitsspeicher 3 werden aktuelle Daten und Teile von Softwareprogrammen, die von dem EEPROM 4 geladen werden und bei normalem Betrieb anschließend darauf gespeichert werden, zur schnellen Verarbeitung zwischengespeichert.
Der EEPROM 4 dient der dauerhaften Speicherung von Meßdaten und Steuerparametern, falls keine Versorgungsspannung an der Steuereinheit 2 anliegt.
Die Steuereinheit 2 ist weiterhin mit einem Motor 5 des Kraftfahrzeugs verbunden und steuert diesen, indem sie eine Einspritzeinheit und eine Zündzeitpunktsverstellung des Motors 5 einstellt. Dazu werden laufend Daten, wie Temperatur, Drehzahl und Kraftstoffverbrauch des Motors 5, gemessen und die Steuerung anhand dieser Meßwerte optimiert und nachgeführt. Weiterhin kann die Steuereinheit 2 Lastkurven für spätere Diagnosezwecke speichern. Diese gespeicherten Daten lassen sich aus der Steuereinheit 2 über eine Diagnoseschnittstelle (nicht dargestellt) zur Wartung und Kontrolle abrufen.
Die Stromversorgung des Steuergeräts 1 erfolgt aus einer Batterie des Kraftfahrzeugs über eine Zündung 6 des Motors 5. Durch die Zündung 6 wird der Motor 5 an- und abgeschaltet und ebenso erfolgt bei Abstellen der Zündung 6 die Unterbrechung der externen Stromversorgung des Steuergeräts 1 aus der Batterie.
Ein Spannungssensor 7 ist mit der Stromversorgungsleitung von der Zündung verbunden. Der Sensor 7 erfaßt die zeitliche Änderung der Spannung und gibt über eine Leitung ein Signal an die Steuereinheit 2, sobald der Spannungsabfall (–dU/dt) einen voreingestellten Wert überschreitet. Bei dieser Ausführung des Sensors 7 weist der Sensor 7 ein Differenzierglied auf, dessen Eingang die Versorgungsspannung ist und dessen Ausgang in einem Komparator mit einem Spannungswert verglichen wird. Der Komparator gibt an die Steuereinheit 2 das Signal aus, sobald das Ausgangssignal des Differenzierglieds den voreingestellten Spannungswert überschreitet.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Sensors 7 wird die über die Zündung anliegende Spannung mit einem Mindestspannungswert verglichen und bei Unterschreiten des Mindestspannungswertes gibt der Komparator das Signal an die Steuereinheit 2 aus. Die Betriebsspannung wird durch Steuereinheit 2 mittels ADC gemessen.
Sobald die Steuereinheit 2 das Signal vom Sensor 7 erhält, sichert diese den Inhalt des Arbeitsspeichers im EEPROM 4 und schaltet sich über eine Zeitverzögerung ab.
Für den Zeitraum zwischen Ausgabe des Signals vom Sensor 7, d.h. der Unterbrechung der Zündung oder dem Ausfall des Bordnetzes, bis die Daten (Meßwerte und optimierte Steuerungsparameter) im EEPROM 4 gesichert sind, wird die Stromversorgung für die Steuereinheit 2 aus einem Kondensator 8 mit organischem Dielektrikum sichergestellt.
Der Kondensator 8 wird über das Bordnetz aufgeladen, sobald diese externe Spannung anliegt.
Zwischen dem Anschluß des Sensors 7 an die Versorgungsleitung von der Zündung und dem Anschluß des Kondensators 8 an die Versorgungsleitung ist eine Diode 9 angeordnet. Die Diode 9 gewährleistet, daß bei Unterbrechung oder Ausfall der externen Stromversorgung der Spannungsabfall der externen Stromversorgung nicht durch die Spannungszufuhr vom Kondensator 8 überlagert wird, da der Kondensator 8 bei Ausfall der externen Stromversorgung die interne Spannung aufrecht erhält.

1: Elektronisches Steuergerät
2: Steuereinheit
3: Arbeitsspeicher
4: EEPROM
5: Motor
6: Zündung
7: Sensor
8: Kondensator
9: Diode

Claims

Elektronische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die aufweist: eine Steuereinheit (2), die eine Vorrichtung (5) des Kraftfahrzeugs steuert und Meßdaten der Vorrichtung (5) erfaßt, eine Speichereinrichtung der Steuereinheit (2), die einen Arbeitsspeicher (3) und einen nichtflüchtigen Speicher (4) umfaßt, eine Energiespeichereinrichtung (8) zur zeitweisen Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung (1) sowie der Speichereinrichtung und eine Erfassungseinrichtung (7) zur Erfassung der Unterbrechung oder Abschaltung einer externen Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung (1), wobei die Erfassungseinrichtung (7) nach dem Erfassen der Unterbrechung oder der Abschaltung der externen Stromversorgung ein Signal an die Steuereinheit (2) ausgibt und die Steuereinheit (2) daraufhin Daten vom Arbeitsspeicher (3) im nichtflüchtigen Speicher (4) speichert; die Energiespeichereinrichtung (8) ist ein Kondensator mit einem organischen Dielektrikum und derart ausgestaltet, daß er automatisch aufgeladen wird, sobald die elektronische Steuervorrichtung aus der externen Stromversorgung gespeist wird.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die externe Stromversorgung über die Zündung (6) des Kraftfahrzeugs abschaltbar ist.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Erfassungseinrichtung (7) die zeitliche Änderung der Spannung der externen Stromversorgung (dU/dt) erfaßt, wobei das Signal ausgegeben wird, wenn der zeitliche Abfall der Spannung der externen Stromversorgung über einem vorgegebenen Wert liegt.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Erfassungseinrichtung (7) die Unterbrechung oder Abschaltung der externen Stromversorgung durch Vergleich der Spannung der externen Stromversorgung mit einem Spannungsschwellwert erfaßt, wobei das Signal ausgegeben wird, wenn die Spannung der externen Stromversorgung unter den Spannungsschwellwert abfällt.
Elektronische Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zwischen einem Anschluß der Erfassungseinrichtung (7) an die externe Stromversorgung und einem Anschluß der Energiespeichereinrichtung (8) an die externe Stromversorgung ein Gleichrichtungsmittel (9) angeordnet ist.
Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Gleichrichtungsmittel (9) eine Diode ist.
Elektronische Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich die Steuereinheit (2) bei Nichtanliegen der externen Stromversorgung und nach der Speicherung der Daten im nichtflüchtigen Speicher (4) ausschaltet.
Elektronische Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der nichtflüchtige Speicher (4) ein EEPROM oder ein Flash-EPROM ist.
Datensicherungsverfahren für eine elektronische Steuervorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit den folgenden Schritten: – Überwachen der Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung (1) aus einer externen Stromversorgungsquelle, – Ausgeben eines Steuersignals an eine Steuereinheit (2) der elektronischen Steuervorrichtung (1), sobald die externe Stromversorgung unterbrochen oder abgeschaltet wird, – Umstellen von der externen Stromversorgungsquelle auf eine Energiespeichereinrichtung (8) in Form eines Kondensators, so daß die Stromversorgung der Steuereinheit (2) aufrechterhalten bleibt, – Sichern zumindest eines Teils der in einem Arbeitsspeicher (3) der Steuereinheit (2) gespeicherten Daten in einem nichtflüchtigen Speicher (4), sobald die Steuereinheit (2) das Steuersignal erhält; – Aufladen der Energiespeichereinrichtung (8), sobald die elektronische Steuervorrichtung (1) aus der externen Stromversorgungsquelle gespeist wird.
Datensicherungsverfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass nach dem Sichern der Daten die Steuereinheit (2) abgeschaltet wird.