DE19640937A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Meßwerterfassung bei einer Motorsteuerung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Meßwerterfassung bei einer Motorsteue­ rung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprü­ che.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 36 21 937 (US-Patent 5,107,427) bekannt. Dort wird zur Fehlererkennung im Bereich der Meßwerterfassung ei­ ner elektronischen Leistungssteuerung, insbesondere von Feh­ lern in A/D-Schnittstellen oder den Kanälen eines gemulti­ plexten A/D-Wandlers der elektronischen Steuereinheit des Leistungssteuerungssystems, die von einer Meßeinrichtung er­ faßte Betriebsgröße der Leistungsteuerung beeinflußt. Dies erfolgt durch die Abschaltung der Masseleitung des als Po­ tentiometer ausgeführten Stellungsgebers eines Fahrpedals und/oder einer Drosselklappe mittels eines von der Steuer­ einheit betätigbaren Schaltelements. Überschreitet die von der Meßeinrichtung im abgeschalteten Zustand erfaßte Meßgrö­ ße vorgegebene oder aus den eingelesenen, Versorgungsspan­ nung der Meßeinrichtung abgeleitete Grenzwerte, wird ein Fehlerzustand erkannt.

Es hat sich gezeigt, daß besonders infolge der Toleranzen der Meßeinrichtungen und der Zuleitungen zur Steuereinheit der Überwachungsvorgang, während der die Motorsteuerung nicht durchgeführt werden kann, relativ viel Zeit in An­ spruch nimmt. Darüber hinaus sind im Bereich des Schaltele­ ments zusätzliche Schaltungsmaßnahmen, insbesondere mit Blick auf Kurzschlußfestigkeit des Schaltelements nach Bat­ terie- bzw. Versorgungsspannung, erforderlich. Ferner werden durch die bekannte Vorgehensweise zwar die Funktion der Ka­ näle eines Analog/Digital-Wandlers, nicht jedoch die eines vorgeschalteten Multiplexers überprüft.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, die eine möglichst präzise, die Motorsteuerung nicht oder nur wenig beeinflussende Überwachung der Meßwerterfassung bieten.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängi­ gen Patentansprüche erreicht.

Aus der EP-354 269 A1 ist ein Verfahren und eine Schaltungs­ anordnung zur Überwachung des Übergangswiderstandes eines Potentiometers vorgeschlagen. Dort wird zu vorbestimmten Zeitpunkten vom Rechenelement aus der Signalleitungspegel über ein Schaltelement nach Masse geschaltet und aus dem im Rechenelement zur Verfügung stehenden Größen bezüglich Po­ tentiometerstellung, Spannung im zugeschalteten Zustand so­ wie Versorgungsspannung der aktuelle Übergangswiderstand des Potentiometers berechnet. Maßnahmen zur Überwachung der Meß­ werterfassung werden nicht beschrieben, so daß ein Fehlerzu­ stand im Bereich des A/D-Wandlers des Rechenelements zu ei­ ner fehlerhaften Funktionsweise der Leistungssteuerung führt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt eine zuverlässige und präzise Überwachung eines einem A/D-Wandler vorgeschalteten Multiplexers, dessen Eingangsgrößen und/oder des mit seinem Ausgang beaufschlagten A/D-Kanals.

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt eine Prüfung des A/D-Kanals auf Aktualität der A/D-gewandelten Spannungswer­ te.

Die erfindungsgemäße Lösung stellt eine Schaltungsanordnung zur Abschaltung des Nutzsignals bereit, mit der eine schnel­ le, präzise Überprüfung des Analog/Digital-Wandlers eines Rechenelements möglich ist.

Besonders vorteilhaft ist, daß eine einfache Schaltungsan­ ordnung ohne großen Aufwand an Bauelementen verwendet wird.

Besonders vorteilhaft ist, daß aus der Schaltungsanordnung ein Signal abgeleitet wird, welches zur Überwachung eines zweiten Kanals des A/D-Wandlers und/oder zur Überwachung ei­ nes vorgeschalteten Multiplexers herangezogen wird.

Besonders vorteilhaft ist, daß im Normalbetrieb durch die Schaltungsanordnung nur ein geringer Reststrom fließt und infolge der schnellen Abschaltung nur eine geringe Beein­ trächtigung des Nutzsignals zu erwarten ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Abschaltung eines Nutzsi­ gnals zur Überprüfung eines Analog/Digital-Wandlers. Fig. 2 beschreibt die dabei auftretenden wesentlichen Signalverläu­ fe. In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm skizziert, welches ein zur Überwachung eines A/D-Kanals dienendes Programm dar­ stellt. In Fig. 4 ist ein Flußdiagramm als Beispiel für ein Programm dargestellt für die Überwachung eines zweiten A/D-Kanals und/oder eines vorgeschalteten Multiplexers.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Fig. 1 ist ein Rechenelement 10 als Teil einer elektro­ nischen Steuereinheit 8 dargestellt, welches einen Ana­ log/Digital-Wandler 12 mit wenigstens zwei Eingangskanälen A1 und A2 aufweist. Über wenigstens eine Ausgangsleitung 14 steuert das Rechenelement 10 nach Maßgabe der implementier­ ten Programme die Leistung des Motors eines Fahrzeugs. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Leistungsstellglied 16, vorzugsweise eine Drosselklappe, in Abhängigkeit des von einem Positionsgeber am Fahrpedal erfaßten Fahrerwunsches eingestellt. Einem ersten Eingangskanal des ADC 12 ist eine Eingangsleitung 18 zugeordnet, die von einer Meßeinrichtung 20 zur Erfassung der Fahrpedalstellung, d. h. des Fahrerwun­ sches, ausgeht.

Die Eingangsbeschaltung des ersten ADC-Kanals ist wie folgt aufgebaut. Von der Meßeinrichtung 20 führt die Leitung 18 die Meßgröße UE (Fahrpedalstellung) zur Steuereinheit 8. Dort wird sie über einen ersten Widerstand R1 und einen zweiten Widerstand R2 zum Eingang A1 geführt. Zwischen dem Eingang der Steuereinheit und dem Widerstand R1 ist von der Leitung 18 aus ein Widerstand RP gegen Masse geschaltet.

Zwischen den Widerständen R1 und R2 wird eine Leitung 22 mit der Leitung 18 verknüpft. Zwischen dem Widerstand R2 und dem Eingang A1 ist ein Kondensator C1 gegen Masse geschaltet. Am Eingang A1 tritt die Meßspannung UADC auf.

Die Leitung 22 ist Ausgangsleitung eines Komparators 24. In Abhängigkeit seiner Eingangssignale gibt der Komparator 24 ein "Low"-Signal über die Leitung 22 ab oder trennt die Lei­ tung 22 auf. Diese Funktion des Komparators 24 ist durch ein im Komparator 24 dargestelltes Schaltelement symbolisiert. Dem Plus-Eingang des Komparators 24 wird eine Leitung 26 zu­ geführt, dem Minus-Eingang eine Leitung 28, die von einem Ausgang PX des Rechenelements 10 ausgeht. Die Leitung 26 führt die Teilerspannung eines aus den Widerständen R3 und R4 bestehenden Spannungsteiler zu, wobei der Widerstand R3 gegen Plus, der Widerstand R4 gegen Masse geschaltet ist.

Die Teilerspannung wird ferner über eine Leitung 30 einem Multiplexer 32 dem Eingang E1 zugeführt. Der Multiplexer 32 empfängt an seinen Eingängen E2 bis En Eingangsleitungen 34 bis 36, die von Meßeinrichtungen 38 bis 40 zur Erfassung weiterer zur Steuerung des Motors notwendigen Betriebsgrößen ausgehen. Diese Betriebsgrößen werden gemultiplext dem Re­ chenelement zur Auswertung zugeführt. Beispiele für derarti­ ge Größen sind Motortemperatur, Ansauglufttemperatur, Luft­ druck, etc. Am Ausgang A des Multiplexers ist eine Leitung 42 angeschlossen, die zum zweiten Eingang A2 des ADC 12 ge­ führt ist. Der Multiplexer 32 wird über Steuerleitungen 44, 46, 48 und 50 vom Rechenelement 10 aus gesteuert.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung gewährlei­ stet eine diskontinuierliche Überwachung des AD-Wandlers des Rechenelements 10. Dazu wird an einem Analogeingang (A1) die aktuelle Meßspannung UADC, die sich im Normalbetrieb in ei­ nem vorbestimmten Bereich U1 bis U2 bewegt, durch eine ex­ terne Schaltung nach Masse bzw. auf einen tiefen Spannungs­ pegel gezogen für eine definierte Zeit. Der Eingriff be­ wirkt, daß sich die Meßspannung UADC auf einen Pegel U3, der sehr viel kleiner ist als der untere Pegel des Meßsignals U1, gezogen wird. Der Pegel U3 liegt sicher außerhalb des Meßfensters U2-U1. Das Rechenelement steuert über den Aus­ gang PX diesen Eingriff und überprüft bei Verziehen des Ein­ gangskanals die eingelesene Spannung, ob sie einen erwarte­ ten Wert annimmt. In diesem Fall arbeitet der ADC normal. Entsprechende Maßnahmen werden in anderen Ausführungsbei­ spielen an den anderen Analogeingängen des Rechners vorge­ nommen.

Der Komparator 24 schaltet am Ausgang auf "Low", wenn der Rechner über seinen Ausgang PX ein "High"-Signal ausgibt. Die Spannung UADC am Eingang geht auf U3. U3 entspricht da­ bei der Sättigungsspannung eines im Komparator geschalteten Schaltelements. Das Rechenelement 10 überprüft, ob der ADC den Wert für U3 im Rahmen der Toleranzen richtig wandelt. Während dieser Zeit kann das Nutzsignal UE nicht verwendet werden.

Deshalb ist es im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer elektronischen Motorleistungssteuerung, bei welcher die Fahrpedalstellung durch zwei redundante Sensoren erfaßt wird, sinnvoll, das Nutzsignal zu beeinflussen, welches le­ diglich zur Überwachung des die Leistungssteuerung führenden Nutzsignals dient. Das die Leistungssteuerung führende Nutz­ signal wird dann weiter benutzt.

Damit der zur Glättung des Analogsignals eingesetzte Konden­ sator C1 schnell zur Messung entladen werden kann, ist der Widerstand R2 bedeutend kleiner gewählt als R1.

Der Reststrom des gesperrten Komparators ist so klein, daß er das Nutzsignal UE kaum verfälscht, und ferner nach Masse fließt (durch den Transistor im Komparator), so daß er bei Kabelabriß keine Spannung am Widerstand RP hervorruft und somit den zur Erkennung eines Kabelabrisses durchgeführten Vergleich nicht stört.

Durch diese Schaltungsanordnung wird eine einfache Beein­ flussung des Nutzsignals zur Überprüfung des AD-Wandlers be­ reitgestellt. Die Schaltung ist so aufgebaut, daß ein gerin­ ger Reststrom und eine schnelle Überprüfung des ADC und da­ mit eine nur geringe Beeinträchtigung des Nutzsignals ge­ währleistet ist.

Darüber hinaus kann man die, dem Komparator 24 als Referenz­ spannung zugeführte Teilerspannung UT als Referenz zur kon­ tinuierlichen Überprüfung eines weiteren Analog- Eingangskanals A2 verwenden. Wird dieser Analogeingang über einen Multiplexer bedient, kann neben der Überwachung des ADC auch eine Überwachung für die korrekte Funktion des Mul­ tiplexers genutzt werden.

Der Multiplexer 32 wird vom Rechenelement 10 über die Steu­ erleitungen gesteuert, so daß über den Eingang A2 und den Ausgang A des Multiplexers verschiedene Eingangsgrößen E1 bis En eingelesen werden. Die Teilerspannung UT wird über die Leitung 30 als eine Eingangsgröße einem Eingang des Mul­ tiplexers (in Fig. 1 E1) zugeführt und vom Rechenelement 10 entsprechend eingelesen. Das Rechenelement 10 überprüft dann zusätzlich zur Überprüfung des Eingangs A1 den festen Tei­ lerspannungspegel, so daß eine Aussage über die Funktionsfä­ higkeit des Multiplexers und des ADC-Eingangs A2 getroffen werden kann. Darüber hinaus wird auf diese Weise erkannt, ob bei einem der anderen Eingangssignale E2 bis En Störungen auftreten. Liegen z. B. an einem Eingangskanal des Multiple­ xers Überspannungen auf, so werden durch Nebensprechen alle anderen Eingangskanäle mitgestört. Dies wird durch Einlesen der Teilerspannung detektiert.

In Fig. 2a und 2b sind Zeitdiagramme der wesentlichen Si­ gnale dargestellt. Fig. 2a beschreibt den Zeitverlauf der Nutzsignalspannung UADC, während Fig. 2b den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals PX des Rechnerelements dar­ stellt. Bis zu einem Zeitpunkt T1 ist das Ausgangssignal des Rechenelements "Low". Dies bedeutet, daß das Nutzsignal nicht beeinflußt wird. Es bewegt sich daher entsprechend der Eingangsgröße UE zwischen den Spannungen U1 und U2. Zum Zeitpunkt T1 wird die Ausgangsleitung des Rechenelements 10 auf "High" geschaltet. Entsprechend verändert sich das Nutz­ signal zum Zeitpunkt T1 auf einen Pegel U3, der ausreichend unterhalb dem Meßband U1 bis U2 liegt. Zum Zeitpunkt T2 wird der Ausgang PX vom Rechenelement nach abgeschlossenem Über­ prüfungsvorgang wieder auf "Low" geschaltet, so daß zu die­ sem Zeitpunkt das Nutzsignal gemäß Fig. 2a wieder den Nutz­ signalwert UADC einnimmt.

Die Überprüfung wird eingeleitet, wenn ausgewählte Testbe­ dingungen vorliegen. Diese bestehen beispielsweise in einer Zeitbedingung oder werden anhand von Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs und/oder des Motors bestimmt. So kann bei­ spielsweise vorgesehen sein, die Abschaltung des Nutzsignals während der Startphase des Motors, bei losgelassenem Fahrpe­ dal, bei im wesentlichen konstanter Fahrpedalstellung, nach Ablauf vorgegebener Betriebsdauer oder Zeitintervalle durch­ zuführen.

Zur Überwachung des A/D-Wandlers durch Nutzsignalabschaltung weist das Rechenelement 10 ein entsprechendes Programm auf, welches im Flußdiagramm nach Fig. 3 skizziert ist. Es wird eingeleitet, wenn das Rechenelement 10 den Ausgang PX auf "High"-Pegel setzt, d. h. wenn die Testbedingungen vorliegen. Im ersten Schritt 100 wird dann die Eingangsspannung UADC eingelesen und im darauffolgenden Schritt 102 mit dem vorge­ gebenen Wert U3 verglichen. Ist der Spannungswert im Rahmen der Toleranzen gleich dem vorgegebenen Wert U3, so wird der Test beendet und das Ausgangssignal PX wieder auf "Low" ge­ setzt. In diesem Fall wird der Eingangskanal als funktions­ fähig angesehen. Entspricht die eingelesene Spannung im Rah­ men der Toleranzen nicht dem Spannungswert U3, so wird im darauffolgenden Schritt 104 überprüft, ob der Testvorgang beendet ist. Dies ist vorzugsweise nach Ablauf einer vorge­ gebenen Zeit der Fall, nach der das Rechenelement den Aus­ gang PX wieder auf "Low" setzt. Ist diese Bedingung nicht abgelaufen, wird die Funktionsüberprüfung mit Schritt 100 wiederholt. Ist das Testende erreicht, ohne daß die Funkti­ onsfähigkeit des Eingangskanals festgestellt wurde, wird ge­ mäß Schritt 106 eine Fehlerreaktion ausgelöst, die z. B. be­ züglich der Leistungssteuerung ein Notlaufbetrieb eingelei­ tet. Danach wird das Programmteil und beim Vorliegen der nächsten Testbedingung wieder eingeleitet.

Ein vergleichbares Programm weist das Rechenelement 10 zur Überprüfung des zweiten Eingangskanals bzw. des Multiplexers auf. Dieses ist in Fig. 4 als Flußdiagramm skizziert. Das dort beschriebene Programm wird zu vorgegebener Zeit syn­ chron zur Steuerung des Multiplexers eingeleitet. Wird über den Multiplexer die Teiler-Spannung UT dem Rechenelement 10 zugeführt, wird das Programm nach Fig. 4 eingeleitet und im ersten Schritt 200 die Spannung UT eingelesen. Daraufhin wird im Schritt 202 überprüft, ob die eingelesene Spannung im Rahmen der Toleranzen den durch die Widerstände R3 und R4 vorgegebenen Spannungswert UT0 entspricht. Ist dies der Fall, wird der Multiplexer bzw. der Eingangskanal A2 als korrekt arbeitend angenommen und der Programmteil beendet, andernfalls wird gemäß Schritt 204 eine entsprechende Feh­ lerreaktion, wie z. B. Einschränkung der Leistungssteuerung ausgelöst. Nach Schritt 204 wird das Programm beendet und beim nächsten Zeitpunkt wieder eingeleitet.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Fehlerre­ aktion erst dann erzeugt, wenn der Fehler mehrmals hinter­ einander oder mit einer gewissen Häufigkeit erkannt wurde.

Claims (10)

1. Verfahren zur Überwachung der Meßwerterfassung bei einer Motorsteuerung, wobei ein Rechenelement (10) vorgesehen ist, welches über wenigstens einen Eingang (A2) eines A/D-Wand­ lers (12) verfügt, dem über einen Multiplexer (32) ver­ schiedene Eingangssignale zugeführt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eines der Eingangssignale eine liest vorgegebe­ ne Referenzspannung (UT) ist, die vom Rechenelement (10) zur Überprüfung der Funktionsweise des Multiplexers und/oder des A/D-Wandlers (12) eingelesen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlerreaktion erzeugt wird, wenn die über den Multi­ plexer eingelesene, gewandelte Spannung nicht einem erwarte­ ten Wert entspricht.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rechenelement über einen wei­ teren Eingang (A1) des A/D-Wandlers (12) eine den Fahrer­ wunsch repräsentierende Meßspannung (UADC) einliest, die zu vorgegebenen Zeitpunkten auf einen bestimmten Pegel geschal­ tet wird zur Überprüfung der korrekten Wandlung am analogen Eingang (A1).

4. Vorrichtung zur Überwachung der Meßwerterfassung bei ei­ ner Motorsteuerung, mit einem Rechenelement (10), welches wenigstens einen analogen Eingang (A1) eines Analog/Digital- Wandlers (12) aufweist, dem über eine Eingangsleitung (18) ein zur Motorsteuerung ausgewertetes Nutzsignal zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an die Eingangsleitung (18) die Ausgangsleitung (22) eines Komparators (24) ange­ schlossen wird, welcher von dem Rechenelement (10) aus über einen Ausgang (PX) veranlaßt wird, ein "Low"-Signal am Aus­ gang auszugeben, woraufhin die Eingangsspannung (UADC) am Analogeingang (A1) auf einen Pegel geführt wird, der außer­ halb des Meßspannungsbereichs liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsleitung des Rechenelements (10) auf den Minus- Eingang des Komparators gelegt ist, während der Plus-Eingang eine fest vorgegebene Teilerspannung (UT) zugeführt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rechenelement (10) wenigstens einen zweiten analogen Eingang (A2) aufweist, dem die Ausgangslei­ tung (42) eines Multiplexers (32) zugeführt wird.

7. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rechenelement (10) wenigstens einen zweiten analogen Eingang (A2) aufweist, dem die Ausgangslei­ tung (42) eines Multiplexers (32) zugeführt wird, dem Multi­ plexer neben Eingangsleitungen, über die weitere Betriebs­ größen des Motors und/oder des Fahrzeugs zugeführt werden, die Teilerspannung (UT) des Komparators zugeführt wird, die das Rechenelement (10) zur Auswertung der Funktionsfähigkeit des Multiplexers und des analogen Eingangs (A2) einliest.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Eingangsleitung (18) des Nutzsi­ gnals zwei Widerstände (R1, R2) vorgesehen sind, zwischen denen die Leitung (22) zugeführt wird, wobei der Widerstand (R2) sehr viel kleiner als der Widerstand (R1) ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ferner ein Kondensator (C1) vorgesehen ist, der zwischen dem Eingang (A1) und dem Widerstand (R2) nach Masse geschaltet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenelement (10) zur Steuerung der Leistung der Antriebseinheit eines Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch dient.