DE4226309A1 - Verfahren und Anordnung zur Begrenzung des Hubs eines Stellgliedes im Fehlerfall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Begrenzung des Hubs eines Stellgliedes im Fehlerfall, insbesondere eines sicherheitsrelevanten Stellgliedes in einem Kraftfahrzeug, wobei ein Mikrocomputer digitale Steuersignale ausgibt und einer Steuerschaltung für das Stellglied zuführt.

In Systemen zur digitalen Steuerung von Stellgliedern, beispielsweise der Drosselklappe eines Kraftfahrzeugmotors, werden digitale Signale von einem Mikrocomputer ausgegeben und einer Steuerschaltung zugeführt, welche die digitalen Signale in die für eine Brückenendstufe notwendigen Signale umsetzt, damit der Motor des Stellgliedes an die jeweils gewünschte Position verstellt werden kann.

Bei sicherheitsrelevanten Stellgliedern, wie beispielsweise der Drosselklappe, sind Einrichtungen vorgesehen, welche einen auftretenden Fehler erkennen und den Stellmotor stromlos schalten. Dieser wird von einer Feder in eine Stellung gezogen, von der keine Gefahr ausgeht. Dieser als Notlauf bezeichnete Zustand schränkt die Verfügbarkeit der elektronischen Steuerung und gegebenenfalls auch des kompletten Fahrzeugs erheblich ein.

Aufgabe der Erfindung ist es, bim Fehlerfall den Hub des Stellgliedes unabhängig von der Funktion des Mikrocomputers zu begrenzen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß im Fehlerfall die Zuführung einer oder mehrerer höchstwertiger Binärstellen der digitalen Signale unterbrochen wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Hub des Stellgliedes auf einen ungefährlichen, jedoch für einen Notbetrieb ausreichenden Wert begrenzt werden. In dem durch die restlichen Binärstellen gegebenen Hubbereich kann dennoch eine Steuerung erfolgen - vorausgesetzt, der Mikrocomputer und andere Teile der elektronischen Steuerung sind noch betriebsfähig.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nur wenige Bauteile erforderlich. Ferner ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zusammen mit anderen Schutzmaßnahmen anzuwenden, wobei je nach festgestelltem Fehler eine oder mehrere Schutzmaßnahmen ergriffen werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Zuführung von drei höchstwertigen Binärstellen von insgesamt zehn Binärstellen unterbrochen wird. Diese Ausführungsform ist besonders günstig bei einer Drosselklappe. Die Unterbrechung der drei höchstwertigen Bits ergibt dann einen maximalen Stellhub von 12,5% der maximalen Öffnung. Dieser Wert ist für einen Notlauf geeignet. Ist der Mikrocomputer noch funktionsfähig, so kann durchaus eine Steuerung der Drosselklappe unterhalb dieser Öffnung erfolgen. Diese Öffnung entspricht jedoch demjenigen Öffnungswinkel, der in bekannten Systemen im Fehlerfall zu einer Sicherheitskraftstoffabschaltung führt. Wird diese also zusammen mit der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens angewendet, ist bei einer Funktion des Mikrocomputers eine Verfügbarkeit des Fahrzeugs bis zu der genannten Öffnung möglich. Anderenfalls erfolgt eine Sicherheitskraftstoffabschaltung.

In der praktischen Anwendung bedeutet dieses, daß die Leerlaufregelung noch den gesamten Arbeitsbereich zur Verfügung hat und somit in der Funktion unbeeinträchtigt weiter arbeiten kann. Andere Funktionen, wie beispielsweise die Nachlaufregelung oder die Geschwindigkeitsregelfunktion, sind nicht mehr in der Lage, über die im Fehlerfall eingestellte maximale Öffnung hinaus zu positionieren.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die höchstwertigen Binärstellen parallel und weitere Binärstellen seriell übertragen werden. Dieses hat den Vorteil, daß trotz serieller Übertragung und der damit verbundenen Einsparung von Leitungen diejenigen Binärstellen, welche unterbrochen werden sollen, leicht zugänglich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch bei einer rein parallelen Datenübertragung anwendbar.

Um eine synchrone Übertragung der weiteren Binärstellen zu gewährleisten, ist gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß die Ausgabe der weiteren Binärstellen über eine serielle Schnittstelle vom Mikrocomputer synchronisiert wird.

Eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine serielle Schnittstelle über eine Taktleitung und über eine Datenleitung mit Eingängen der Steuerschaltung verbunden ist, daß ferner freikonfigurierbare Ports des Mikrocomputers über Schalteinrichtungen mit weiteren Eingängen der Steuerschaltung verbunden sind und daß die Schalteinrichtungen von einer außerhalb des Mikrocomputers angeordneten Sicherheitsschaltung steuerbar sind.

Dabei kann die Schalteinrichtung von Und-Gattern oder von Transistoren gebildet sein, deren Emitter-Kollektor-Strecke jeweils zwischen einer Datenleitung und festem Potential liegt.

Eine andere vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung über eine Parallelschnittstelle mit dem Mikrocomputer verbunden ist und daß die Datenleitungen für die höchstwertigen Binärstellen über Und-Gatter geleitet sind, die von einer Sicherheitsschaltung steuerbar sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Drei davon sind schematisch als Blockschaltbild in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel und

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist der Mikrocomputer 1 Teil einer digitalen Steuereinrichtung zur Steuerung einer schematisch angedeuteten Drosselklappe 2. Eine Steuerschaltung 3 erhält digitale Signale vom Mikrocomputer 1 und setzt diese in Signale um, die zur Ansteuerung der Endstufe 4 geeignet sind. An die Endstufe 4 ist ein Stellmotor 5 angeschlossen, der über eine geeignete mechanische Übertragungseinrichtung 6 mit der Drosselklappe verbunden ist.

Weitere Teile der Steuereinrichtung, beispielsweise ein Sollwertgeber oder verschiedene an den Mikrocomputer 1 angeschlossene Sensoren, sind in Fig. 1 nicht dargestellt, da sie zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind.

Die vom Mikrocomputer 1 zur Steuerschaltung 3 übertragenen digitalen Signale stellen einen Sollwert für die Drosselklappenstellung dar. Bei einem Stellhub von 90° und einer Auflösung von 0,1° sind daher digitale Signale mit 10 Binärstellen bzw. einer Breite von 10 Bit erforderlich. Davon werden bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sieben Bit seriell übertragen. Dieses erfolgt mit einer Leitung 11 und einer Leitung 12 für ein Taktsignal. Die drei höchstwertigen Bits werden über Leitungen 13, 14, 15 geleitet, welche über Widerstände 15, 16, 17 mit Hilfe von Transistoren 18, 19, 20 kurzgeschlossen werden können. Die Leitungen 11, 12 sind mit einer seriellen Schnittstelle 7 des Mikrocomputers verbunden, während die Leitungen 12, 13, 14 an drei konfigurierbare Ports 8, 9, 10 angeschlossen sind.

In der Steuerschaltung 3 erfolgt die Zusammenführung der seriell und der parallel übertragenen Signale in einfacher Weise. Zur Seriell-Parallel-Wandlung werden die seriellen Signale in ein Register geladen, wo dann die parallel übertragenen Signale hinzugefügt werden. Durch das vom Mikrocomputer sichergestellte synchrone Übertragungsverfahren ist auch die richtige Zusammensetzung des 10-Bit-Wortes gegeben.

Die Transistoren 18, 19, 20 werden von einer Sicherheitsschaltung 21 im Fehlerfall in den leitenden Zustand gesteuert. Sicherheitsschaltungen sind ihrer Art nach bekannt, so daß die Ausführung der Sicherheitsschaltung 21 nach den jeweiligen Voraussetzungen im Einzelfall dem Fachmann überlassen bleibt. Über Eingänge 22, 23, 24 können der Sicherheitsschaltung verschiedene Fehlermeldungen zugeführt werden. Bei Auftreten jeweils einer Fehlermeldung schaltet die Sicherheitsschaltung 21 die Transistoren 18, 19, 20 in den leitenden Zustand.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind anstelle der Transistoren 18, 19, 20 Und-Gatter 25, 26, 27 vorgesehen. Mit Leitungen 28, 29 ist angedeutet, daß an den seriellen Bus 11, 12 noch weitere Empfänger für digitale Signale, welche von der seriellen Schnittstelle 7 ausgegeben werden, angeschlossen werden können.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dient ein 10 Bit breiter Datenbus mit den Leitungen 30 bis 39 zur Verbindung zwischen dem Mikrocomputer 1 und der Steuerschaltung 3. An den Datenbus können weitere Bausteine 40, 41 angeschlossen sein. Die zu den Daten gehörenden Adressen werden mit einem in Fig. 3 nicht dargestellten Adressenbus übertragen.

Von der Sperrung der drei höchstwertigen Binärstellen mit Hilfe der Und-Gatter 25, 26, 27 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 nur die Steuerschaltung 3 betroffen. Mit den Bausteinen 40, 41 können weiterhin 10 Bit breite Daten ausgetauscht werden - vorausgesetzt, der Mikrocomputer 1 kann die dazu erforderliche Funktion noch ausführen. Dieses kann vorteilhaft sein, wenn der Fehler nur die Steuerung der Drosselklappe betrifft und andere Funktionen noch sinnvoll ausgeführt werden können.

In Systemen zur digitalen Steuerung werden häufig auch Bus-Systeme verwendet, bei denen Adressen und Daten nach dem Multiplex-Verfahren auf denselben Leitungen übertragen werden. Dadurch wird die Anwendung der Erfindung an sich nicht ausgeschlossen. Es ist dann lediglich die Unterbrechung der höchstwertigen Binärstellen während der Übertragung der Adressen aufzuheben. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, den durch alle Binärstellen gebildeten Adressenraum nur beschränkt zu nutzen - beispielsweise für die Adressierung der Steuerschaltung nur die weiteren Binärstellen zu verwenden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Begrenzung des Hubs eines Stellgliedes im Fehlerfall, insbesondere eines sicherheitsrelevanten Stellgliedes in einem Kraftfahrzeug, wobei ein Mikrocomputer digitale Steuersignale ausgibt und einer Steuerschaltung für das Stellglied zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß im Fehlerfall die Zuführung einer oder mehrerer höchstwertiger Binärstellen der digitalen Signale unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von drei höchstwertigen Binärstellen von insgesamt zehn Binärstellen unterbrochen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die höchstwertigen Binärstellen parallel und weitere Binärstellen seriell übertragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe der weiteren Binärstellen über eine serielle Schnittstelle vom Mikrocomputer synchronisiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Binärstellen der digitalen Signale parallel übertragen werden.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine serielle Schnittstelle (7) über eine Taktleitung (12) und eine Datenleitung (11) mit Eingängen der Steuerschaltung (3) verbunden ist, daß ferner freikonfigurierbare Ports (8, 9, 10) des Mikrocomputers (1) über Schalteinrichtungen (18, 19, 20; 25, 26, 27) mit weiteren Eingängen der Steuerschaltung (3) verbunden sind und daß die Schalteinrichtungen von einer außerhalb des Mikrocomputers (1) angeordneten Sicherheitsschaltung (21) steuerbar sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung von Und-Gattern (25, 26, 27) gebildet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung von Transistoren (18, 19, 20) gebildet ist, deren Emitter-Kollektor-Strecke jeweils zwischen einer Datenleitung (13, 14, 15) und festem Potential liegt.

9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (3) über eine Parallelschnittstelle mit dem Mikrocomputer (1) verbunden ist und daß die Datenleitungen (37, 38, 39) für die höchstwertigen Binärstellen über Und-Gatter (25, 26, 27) geleitet sind, die von einer Sicherheitsschaltung (21) steuerbar sind.