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EP1740815A1 - Electronic control device and method for controlling the operation of motor vehicle components - Google Patents

Electronic control device and method for controlling the operation of motor vehicle components

Info

Publication number
EP1740815A1
EP1740815A1 EP05731759A EP05731759A EP1740815A1 EP 1740815 A1 EP1740815 A1 EP 1740815A1 EP 05731759 A EP05731759 A EP 05731759A EP 05731759 A EP05731759 A EP 05731759A EP 1740815 A1 EP1740815 A1 EP 1740815A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
release
modulation
signal
control device
output stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP05731759A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1740815B1 (en
Inventor
Norman Marenco
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG Oesterreich filed Critical Siemens AG Oesterreich
Publication of EP1740815A1 publication Critical patent/EP1740815A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1740815B1 publication Critical patent/EP1740815B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/266—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the computer being backed-up or assisted by another circuit, e.g. analogue
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    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a method for controlling the operation of motor vehicle components, in particular an internal combustion engine or a transmission of a motor vehicle, according to the preamble of claims 1 and 8, respectively.
  • control devices and control methods are known per se (DE 40 04 427 AI, DE 42 31 432 AI, DE 44 38 714 AI) and are implemented here by an electronic unit, usually referred to as a "control unit", in which a variety of control and / or monitoring functions for electronic or electrical components are combined.
  • a control unit in which a variety of control and / or monitoring functions for electronic or electrical components are combined.
  • the constantly increasing requirements with regard to the functionalities of such control devices in the past have led to the fact that the desired functions are now largely implemented by using a microcontroller.
  • the term “microcontroller” here designates an electronic program-controlled control device which, like a PC, typically has a CPU, a RAM, a ROM and I / O ports, but in contrast to a PC is designed for a very special application.
  • the components to be controlled by the control device can also be other components of the vehicle in addition to components that can be directly assigned to the internal combustion engine, such as a fuel pump, a throttle valve, a fuel injector or a fuel probe.
  • the control device On the input side, the control device is required for control purposes. entered sensor signals or measured variables, z. B. regarding the crankshaft rotation speed and position, the engine temperature, the intake air temperature and quantity, the accelerator pedal position, etc. This list of the components to be controlled or sensed is by no means exhaustive and only serves to illustrate the multitude of conceivable functions of a control device.
  • a microcontroller or its I / O ports are usually not suitable for direct control of the vehicle components of interest due to the technology involved, these components are usually controlled by assigned output stages, which for this purpose receive corresponding control signals from the microcontroller on the input side and those on the output side Provide the voltages or currents required for activating and deactivating the components, for example the charge and discharge current of a piezo-operated fuel injector.
  • the output stages are usually also supplied with a digital, so-called release signal, by means of which, depending on the release signal state, a blocking or an activation of the activation is signaled.
  • This release which is independent of the actual control of the output stage, is given by a release control device which is integrated in known control devices in a monitoring device which monitors the proper operation of the microcontroller in order to take suitable measures in the event of a fault, for example resetting the microcontroller (reset ) and / or to set one or more enable signals to the first enable signal state, with which each assigned output stage is blocked or switched off.
  • a monitoring device often referred to as an "atchdog” can be integrated in the microcontroller or arranged separately from it. The function of such a monitoring device is based, for example, on the fact that this device assigns tasks to the microcontroller from time to time and uses the results returned by the microcontroller to determine whether the microcontroller is operating correctly or not.
  • Release signals for the relevant output stages are provided (switch-off paths), can be designed multiple (redundant) for reasons of increased security. Furthermore, the ability to switch off output stages by means of the digital enable signals can be checked on the basis of a self-test in the inactive system state, i. H. at least once per usage cycle. A faulty deviation of the operating conditions from the permitted range, in particular any faults within the microcontroller, including faults caused by faulty software, are, however, most likely when the system is active.
  • an enable signal is not converted to the first signal state which blocks the assigned output stage because the fault in the monitoring device itself or whose release control device is present or the error impairs the proper functioning of these latter devices.
  • the control device is characterized by a modulation device for periodic modulation of the release signal provided by the release control device and an evaluation device for analyzing the release signal supplied to the output stage with regard to the periodic modulation and for setting the output stage in a predetermined fault condition in the absence of the periodic modulation.
  • the modulation of the release signal provided by the release control device and the evaluation of the release signal directed towards the output stage with regard to this modulation ensures that an error due to an error in the area of the release signal generation and / or release signal evaluation is reliable (based on the absence of the modulation) is recognized.
  • the power stage in question can thus be reliably brought into a predetermined fault condition even in such a case.
  • B. is provided as a switch-off or reset state of the output stage.
  • the invention thus realizes a “failsafe shutdown path” which increases the security of the system.
  • the modulation device comprises:
  • a pulse generator for generating a periodic sequence of modulation pulses
  • the evaluation device can comprise an evaluation stage connected upstream of the output stage, to which the release signal is input by the modulation stage and which analyzes the input release signal with regard to the presence of the release signal sections inverted in accordance with the modulation pulse sequence and, in the presence of these inverted release signal sections, forwards the release signal to the output stage and at If these inverted enable signal sections fail, the output stage is set to the predetermined fault state.
  • the evaluation device is provided in such a way that when the input release signal changes from one to the other release signal state, the release signal passed on to the output stage is only allowed to pass if the evaluation device can rule out that the Transition of the input signal occurred solely on the basis of the modulation, that is to say was not caused by a corresponding transition of the release signal provided by the release control device.
  • This check of the evaluation device prior to a change in the released release signal state may require a certain amount of time, but this is often acceptable in practice.
  • this check of the evaluation device which is generally associated with a delay, can only be provided if the enable signal changes from the first to the second or from the second to the first enable signal state.
  • the evaluation device is preferably designed such that the modulation of the input enable signal is removed, ie the enable signal output to the output stage contains no such modulation.
  • the modulation in the enable signal it is also conceivable to leave the modulation in the enable signal, be it that the modulation sections that are relatively short in the temporal signal profile do not significantly impair the Ali control of the relevant output stage or that the modulations in the output stage are filtered out.
  • the pulse generator together with the modulation stage z. B. may be provided integrated in the monitoring device, that is to say in particular together with the other circuit parts of the monitoring device in a common integrated circuit which may also include the microcontroller.
  • the release control device is preferably integrated in a monitoring device (such as the watchdog mentioned at the beginning), which monitors the correct operation of the microcontroller and only provides the release signal in the second release signal state when proper operation is determined.
  • a monitoring device such as the watchdog mentioned at the beginning
  • the monitoring device including the release control device and including at least part of the modulation device (e.g. without the pulse generator described below) in a common integrated circuit, which is arranged separately from the microcontroller chip in an electronic unit (control unit).
  • the evaluation device is preferably integrated in an output stage device containing the output stage, that is to say in particular in a common integrated circuit. Apart from the advantage of an inexpensive implementation tion of the evaluation device, for. B. without additional electronic components, in practice this results in a further, very substantial advantage in connection with overvoltage monitoring or in connection with the "fail-safe" behavior of the overall system in the event of a special overvoltage fault.
  • the monitoring device exceeds a certain complexity, it makes economic sense in practice to implement this device in a technology different from the output stages, which are mostly power output stages, namely expediently in a low-voltage technology (such as, for example, B. the microcontroller).
  • this monitoring device also takes over the task of overvoltage detection, since the precision required for this can generally not be achieved in the power output stages to be switched off, the situation may arise that the permissible voltage range of the monitoring device is exceeded, even if the output stage is still works in its permitted range, so that a transition to the desired predetermined fault condition can no longer be guaranteed.
  • the evaluation device has a higher dielectric strength than the microcontroller or those circuit parts of the control device which are required to provide the release signal, that is to say the evaluation device z. B.
  • the overvoltage-related failure in the area of the microcontroller or the monitoring device or the release control device can nevertheless be reliably detected as long as the overvoltage does not cause a failure of the output stage device.
  • the latter can easily be guaranteed by appropriate dimensioning of the voltage strength of the output stage, which in practice is often designed anyway for the vehicle electrical system voltage plus a certain safety reserve.
  • the modulation of the enable signal used according to the invention should have as little impact as possible on the normal operation of the system.
  • the period of the modulation is specified in such a way that it is selected to be at most as large as an error reaction time specified for the monitoring device, preferably less than this error reaction time.
  • z. B. periods of less than 100 ms well suited.
  • the duty cycle of the modulation is less than 10%, e.g. B. in the order of 1%.
  • the pulse duration should be in relation to the period That is, they are chosen to be relatively small and the period itself is also short enough for the application in question, in order to ensure a reaction of the evaluation device in the event of an error, taking into account all tolerances within predetermined error reaction times.
  • a release signal which is in the first release signal state is output to the subsequent output stage or the subsequent output stages in order to block activation of the controlled components (at least as long as the modulation is absent and / or at least for a predetermined period of time).
  • the fault condition in which the power stage is to be placed is precisely that of enabling the activation. It is crucial that in the event of an error that is detected by the absence of the modulation, the relevant output stage is set to a predetermined error condition.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of an engine control unit for controlling the operation of an injection engine of a motor vehicle
  • FIG. 2 is a representation of the time course of various signals occurring in the engine control unit according to FIG. 1.
  • an engine control device for a direct injection engine of a motor vehicle, comprising a microcontroller 12 for providing a control signal S for controlling the fuel injection system to be controlled during operation of the internal combustion engine (not shown), a release unit 14 for providing a digital release signal b, by means of which a lock is signaled by a first logic enable signal state “Low” (L) and a release of the activation of the fuel injection system by a second logic enable signal state “H” (H), and an output stage 16 for activating and deactivating the component to be controlled , here the fuel injection system, based on the control signal S taking into account an enable signal d input to this output stage 16.
  • a microcontroller 12 for providing a control signal S for controlling the fuel injection system to be controlled during operation of the internal combustion engine (not shown)
  • a release unit 14 for providing a digital release signal b, by means of which a lock is signaled by a first logic enable signal state “Low” (L) and a release of the activation of the fuel
  • the release signal b output by the release unit 14 is input directly to the output stage 16, or the signals b and d are identical. Not so with the illustrated control unit 10, as will be described below.
  • the output stage 16 initiates a fuel injection by outputting corresponding control signals to the various fuel injectors (the signal lines shown on the right-hand edge of FIG. 1 symbolize the control of four fuel injectors) only when the release signal d input to the output stage 16 is in the H state ,
  • the injection timing and the injection quantities are essentially determined by the control signal S output by the microcontroller 12.
  • the transmission of the control signal S is symbolized here only by one line. In fact, depending on the power stage to be controlled, this connection can be designed as a more complicated line arrangement.
  • control device 10 all circuit parts of the control device 10 are omitted which are not essential for understanding the invention and which can be designed in a conventional manner (e.g. power supply (s), input signals on the microcontroller for receiving various sensor signals, which are required in the context of vehicle component control or engine control).
  • power supply s
  • input signals on the microcontroller for receiving various sensor signals, which are required in the context of vehicle component control or engine control.
  • a special feature of the control device 10 shown is the generation, transmission and use of a special release signal and is explained below with reference to the output stage 16 for a fuel injection system, which is to be understood only as an example.
  • the engine control unit 10 has further output stages for controlling further vehicle components, in particular engine components, for which the method of a particularly "safe" enable signal described below can also be used.
  • a modulation device formed from a modulation stage 18 and a pulse generator 20 is connected directly downstream of the release unit 14 and ensures periodic modulation of the release signal b provided by the release control device. If several release units, such as the release unit 14 shown, are provided, for. B. in a monitoring device, a common pulse generator can advantageously be used to modulate the individual enable signals.
  • the uppermost (first) curve in FIG. 2 represents the modulation pulse signal a generated by the pulse generator 20.
  • This signal a consists of a periodic sequence of rectangular modulation pulses with a period Tpuls with a pulse duration of tpuls.
  • the second course in FIG. 2 represents, for example, an enable signal b output by the enable unit 14, which changes from L to H at a time t1 and changes back to L at a time t2.
  • These signals a and b are input to the modulation stage 18 in order to form a “modulated” release signal ⁇ , the course of which is also shown in FIG. 2. It can be seen from this that the modulation stage 18 periodically interrupts the H state, which signals the release of the activation of the fuel injection system, by comparatively short modulation pulses, during which the signal ⁇ to a certain extent signals the blocking of the injection system activation. In the example shown, this periodic modulation only takes place in the signal sections in which the signal b is in the H state.
  • the release signal c input to the evaluation stage 22 is analyzed by the evaluation unit 22 with regard to the presence of the periodic modulation in the signal c and, to put it simply, is only passed on to the output stage 16 as the release signal d if the modulation in the input stage
  • the evaluation stage 22 interprets the absence of the modulation as an error case and then puts the output stage 16 in a previously defined error state. In the exemplary embodiment shown, this is done by permanently outputting the enable signal d in the L state, regardless of the state of the signal c. In the example shown, the fuel injection is forcibly ended, regardless of the control signal S.
  • the lowest curve in FIG. 2 represents the enable signal d passed on to the output stage 16 during normal operation. From this it can be seen that the signal transition from L to H (in signal c) taking place at the time t1 does not go directly to the output stage (in the signal d ) is passed on, but only after a fixed rise delay ⁇ tl. This is because, in the example shown, the evaluation unit 22 initially excludes the case in which this transition was caused by a “static” error in the signal c (or the transmission line provided for this purpose). For this purpose, the time period ⁇ tl is waited to determine the arrival of a modulation pulse. Only if this pulse is actually detected, the evaluation unit 22 also leaves the signal d in pass the H state. ⁇ tl is slightly larger than the pulse period Tpuls and is fixed.
  • the transition from H to L in signal c at time t2 is not directly reflected in output signal d, but only after a certain time delay (dropout delay ⁇ t2).
  • the evaluation stage 22 in the present example initially excludes the case in which this transition is only caused by the arrival of a modulation pulse. Accordingly, the time period ⁇ t2 is waited for. Only if the signal c does not change back to H within this period of time does the evaluation stage 22 let the signal d change to L.
  • This drop delay ⁇ t2 is also fixed here and is slightly larger than the pulse width tpuls.
  • the pulse period Tpuls, the pulse width tpuls and the "filter times" ⁇ tl, ⁇ t2 are to be selected appropriately according to the relevant system requirements.
  • Tpuls / Tpuls should be as small as possible in most applications, e.g. B. less than 10%, in particular less than 1%.
  • the shortest possible period Tpuls is advantageous. In the example shown for the fuel injection z. B. a Tpuls of the order of about 10 ms is conceivable.
  • the evaluation stage 22 can, for example, cause the signal d to be high (enable) or low (disable) using certain criteria:
  • the signal c has an undefined level. This can e.g. B. caused by an undervoltage in the area of the enable signal generation. (-> disable)
  • the evaluation stage 22 also checks the time interval of successive pulses when pulses are detected in the signal to determine whether this is in accordance with the predetermined modulation period. This means that a proper modulation pulse sequence, e.g. B. be more precisely delimited from a pulse sequence caused by a disturbance.
  • the release unit 14 is contained in a monitoring device 26, which communicates with the microcontroller 12 via a communication link 28, in particular in order to monitor its correct operation and, depending on the result of this monitoring, for. B. to set the enable signal b accordingly.
  • the evaluation stage 22 has, due to its microelectronic integration in the area of the output stage device 24, a relatively high dielectric strength (eg 36V) compared to the microcontroller 12 and / or the monitoring device 26 due to the technology.
  • the evaluation stage 22 can therefore advantageously still take fault measures, in particular block or switch off the output stage 16, if circuit parts of the control device 10 have been impaired or destroyed by an overvoltage, which are involved in the provision of the release signal.
  • the fail-safe behavior of the overall system is therefore not only particularly reliable, but to a certain extent autonomous, as far as a failure of logic components such as the microcontroller caused by overvoltage is concerned.
  • the additional logic in the output stage device 24 leads to an automatic, permanent shutdown of the output stage 16 as soon as a static state of the shutdown path is recognized, which transmits the signal c.
  • the required dynamics only have to be generated in error-free system operation, so that a restricted operating mode is made possible if only the switch-off path is faulty, but not the control logic. In the event of a fault, the output stage behaves under the critical operating conditions as specified for this.
  • the release or switch-off signal is advantageously safeguarded from the activation of a signal driver in the release control device to the reading of this signal by an input comparator of a power output stage (ie, for example completely from one IC to another IC). Only the function itself within the power stage (in the event of an error) must be ensured.
  • the invention appropriate solution covers any root cause of a faulty shutdown path. Additional, in particular discrete, additional components are not absolutely necessary for implementation, which is favorable in terms of costs and the failure rate. The effectiveness of the protection during operation can be guaranteed continuously, whereby certain logic functions can remain usable if only one shutdown line is defective.
  • the solution according to the invention can be implemented on the part of the monitoring device or a monitoring module to be backwards compatible with conventional output stages (if necessary with minor adaptation measures). A return from an unauthorized to an allowed operating range of the monitoring device does not change the effectiveness of the shutdown implemented according to the invention with regard to the stopping path.
  • a digital enable signal is also supplied, by means of which a lock or release of the output stage is signaled, depending on the signal state.
  • the power stage can be switched off.

Landscapes

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Abstract

When a microcontroller (12), having associated output stages which are used to control components, is used, a digital release signal (b, c, d), in addition to the control signal (S), is supplied to an output stage (16) which signals the blocking or releasing of the output stage (16) according to the state of the signal. In the event of malfunction in the region of the microcontroller (12), the output stage (16) can be disconnected. Modulation of the release signal (b) and evaluation of the release signal (c) which is guided to the output stage (16) enables a malfunction in the region of the production of the release signal and/or the transmission of the release signal to be recognised using the absence of the modulation. In the event of malfunction, the output stage (16) can disconnected in a reliable manner.

Description

Beschreibungdescription
Elektronische Steuereinrichtung und Verfahren zur Steuerung des Betriebs von Kraftf hrzeugkomponentenElectronic control device and method for controlling the operation of motor vehicle components
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs von Kraftfahrzeugkomponenten, insbesondere einer Brennkraftmaschine oder eines Getriebes eines Kraf fahr eugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8.8. The present invention relates to a control device and a method for controlling the operation of motor vehicle components, in particular an internal combustion engine or a transmission of a motor vehicle, according to the preamble of claims 1 and 8, respectively.
Derartige Steuereinrichtungen und Steuerverfahren sind an sich bekannt (DE 40 04 427 AI, DE 42 31 432 AI, DE 44 38 714 AI) und werden hierbei durch eine üblicherweise als "Steuer- gerät" bezeichnete elektronische Baueinheit realisiert, in welcher vielfältige Steuer- und/oder Überwachungsfunktionen für elektronische bzw. elektrische Komponenten zusammenge- fasst sind. Die in der Vergangenheit stetig gestiegenen Anforderungen hinsichtlich der Funktionalitäten solcher Steuer- gerate haben dazu geführt, dass die gewünschten Funktionen heutzutage größtenteils durch Einsatz eines Mikrocontrollers implementiert werden. Der Begriff "MikroController" bezeichnet hierbei eine elektronische programmgesteuerte Steuereinrichtung, die typischerweise wie ein PC eine CPU, einen RAM, einen ROM und I/O-Ports aufweist, im Gegensatz zu einem PC jedoch für eine sehr spezielle Anwendung ausgelegt ist.Such control devices and control methods are known per se (DE 40 04 427 AI, DE 42 31 432 AI, DE 44 38 714 AI) and are implemented here by an electronic unit, usually referred to as a "control unit", in which a variety of control and / or monitoring functions for electronic or electrical components are combined. The constantly increasing requirements with regard to the functionalities of such control devices in the past have led to the fact that the desired functions are now largely implemented by using a microcontroller. The term “microcontroller” here designates an electronic program-controlled control device which, like a PC, typically has a CPU, a RAM, a ROM and I / O ports, but in contrast to a PC is designed for a very special application.
Bei den von der Steuereinrichtung zu steuernden Komponenten kann es sich neben unmittelbar der Brennkraftmaschine zuzu- ordnenden Komponenten wie einer Kraftstof pumpe, einem Drosselklappenventil, einem Kraftsto fInjektor oder einer La bda- sonde auch um andere Komponenten des Fahrzeugs handeln. Ein- gangsseitig werden der Steuereinrichtung zur Steuerung benö- tigte Sensorsignale bzw. Messgrößen eingegeben, z. B. betreffend die Kurbelwellendrehgeschwindigkeit und -Stellung, die Motortemperatur, die Einlasslufttemperatur und -menge, die Fahrpedalstellung etc. Diese Aufzählung der zu steuernden bzw. sensierenden Komponenten ist keineswegs abschließend und dient lediglich der Veranschaulichung der Vielzahl denkbarer Funktionen einer Steuereinrichtung.The components to be controlled by the control device can also be other components of the vehicle in addition to components that can be directly assigned to the internal combustion engine, such as a fuel pump, a throttle valve, a fuel injector or a fuel probe. On the input side, the control device is required for control purposes. entered sensor signals or measured variables, z. B. regarding the crankshaft rotation speed and position, the engine temperature, the intake air temperature and quantity, the accelerator pedal position, etc. This list of the components to be controlled or sensed is by no means exhaustive and only serves to illustrate the multitude of conceivable functions of a control device.
Da ein Mikrocontroller bzw. dessen I/O-Ports technologiebe- dingt zumeist nicht zur direkten Ansteuerung der hier interessierenden Fahrzeugkomponenten geeignet sind, werden diese Komponenten üblicherweise durch zugeordnete Endstufen gesteuert, welche zu diesem Zweck eingangsseitig entsprechende Steuersignale des Mikrocontrollers erhalten und ausgangssei- tig die zur Aktivierung und Deaktivierung der Komponenten erforderlichen Spannungen oder Ströme bereitstellen, beispielsweise den Lade- und Entladestrom eines piezobetätigten Kraft- stoffeinspritzventils. Insbesondere im Hinblick auf die Sicherheitskritischen Funktionen wird den Endstufen üblicher- weise neben den Steuersignalen auch ein digitales, so genanntes Freigabesignal zugeführt, mittels welchem je nach Freigabesignalzustand eine Sperrung oder eine Freigabe der Aktivierung signalisiert wird. Diese von der eigentlichen Ansteuerung der Endstufe unabhängige Freigabe wird hierbei von einer FreigabeSteuereinrichtung gegeben, die bei bekannten Steuereinrichtungen in einer Überwachungseinrichtung integriert ist, welche den ordnungsgemäßen Betrieb des Mikrocontrollers überwacht, um im Falle eines Fehlers geeignete Maßnahmen zu treffen, beispielsweise den Mikrocontroller zurückzusetzen (Reset) und/oder ein oder mehrere Freigabesignale auf den ersten Freigabesignalzustand zu setzen, mit welchem jede zugeordnete Endstufe gesperrt bzw. abgeschaltet wird. Eine solche Überwachungseinrichtung, oftmals als " atchdog" bezeichnet, kann hierbei im Mikrocontroller integriert oder separat von diesem angeordnet sein. Die Funktion einer solchen Überwachungseinrichtung beruht beispielsweise darauf, dass diese Einrichtung dem Mikrocontroller von Zeit zu Zeit Aufgaben stellt und anhand der vom Mikrocontroller zurückgelieferten Resultate feststellt, ob der Mikrocontroller korrekt arbeitet oder nicht .Since a microcontroller or its I / O ports are usually not suitable for direct control of the vehicle components of interest due to the technology involved, these components are usually controlled by assigned output stages, which for this purpose receive corresponding control signals from the microcontroller on the input side and those on the output side Provide the voltages or currents required for activating and deactivating the components, for example the charge and discharge current of a piezo-operated fuel injector. In particular with regard to the safety-critical functions, in addition to the control signals, the output stages are usually also supplied with a digital, so-called release signal, by means of which, depending on the release signal state, a blocking or an activation of the activation is signaled. This release, which is independent of the actual control of the output stage, is given by a release control device which is integrated in known control devices in a monitoring device which monitors the proper operation of the microcontroller in order to take suitable measures in the event of a fault, for example resetting the microcontroller (reset ) and / or to set one or more enable signals to the first enable signal state, with which each assigned output stage is blocked or switched off. Such a monitoring device, often referred to as an "atchdog", can be integrated in the microcontroller or arranged separately from it. The function of such a monitoring device is based, for example, on the fact that this device assigns tasks to the microcontroller from time to time and uses the results returned by the microcontroller to determine whether the microcontroller is operating correctly or not.
Die elektrischen Verbindungen, welche zur Übertragung vonThe electrical connections used for the transmission of
Freigabesignalen zu den relevanten Endstufen vorgesehen sind (Abschaltpfade) , können aus Gründen erhöhter Sicherheit mehrfach (redundant) ausgelegt werden. Ferner kann die Fähigkeit zur Abschaltung von Endstufen mittels der digitalen Freigabe- Signale anhand eines Selbsttests im inaktiven Systemzustand überprüft werden, d. h. mindestens einmal pro Nutzungszyklus . Ein fehlerhaftes Abweichen der Betriebsbedingungen vom erlaubten Bereich, insbesondere irgendwelche Fehler innerhalb des Mikrocontrollers, einschließlich von fehlerhafter Soft- wäre hervorgerufene Fehler, sind jedoch im aktiven Betrieb des Systems am wahrscheinlichsten.Release signals for the relevant output stages are provided (switch-off paths), can be designed multiple (redundant) for reasons of increased security. Furthermore, the ability to switch off output stages by means of the digital enable signals can be checked on the basis of a self-test in the inactive system state, i. H. at least once per usage cycle. A faulty deviation of the operating conditions from the permitted range, in particular any faults within the microcontroller, including faults caused by faulty software, are, however, most likely when the system is active.
Wenn im aktiven Betrieb des Systems ein Fehler auftritt, der durch die Überwachungseinrichtung erkannt werden sollte, und Endstufen mittels des digitalen Freigabesignals in einen als "sicher" definierten Zustand überführt werden sollten, so ergeben sich bei den bekannten Steuereinrichtungen in der Praxis jedoch Unzulänglichkeiten.If an error occurs during active operation of the system, which should be recognized by the monitoring device, and output stages should be converted to a state defined as "safe" by means of the digital enable signal, however, the known control devices result in shortcomings in practice.
Insbesondere kann es vorkommen, dass im Fehlerfall ein Freigabesignal deshalb nicht in den ersten, eine Sperrung der zugeordneten Endstufe bewirkenden Signalzustand überführt wird, weil der Fehler in der Überwachungseinrichtung selbst bzw. deren Freigabesteuereinrichtung vorliegt oder der Fehler die ordnungsgemäße Funktion dieser letzteren Einrichtungen beeinträchtigt .In particular, it may happen that in the event of a fault, an enable signal is not converted to the first signal state which blocks the assigned output stage because the fault in the monitoring device itself or whose release control device is present or the error impairs the proper functioning of these latter devices.
Zur Lösung dieses Problems der oftmals unzulänglichen Sicherheit der Überwachung ist es zwar denkbar, die Redundanz der Überwachung weiter zu erhöhen und im Hinblick auf Fehler, die durch eine Überspannung (z. B. durch Kurzschluss) entstehen, robuster auszuführen. Solche Lösungen sind jedoch teuer, ver- ringern unter Umständen die Zuverlässigkeit im Normalbetrieb und dürften sich in der Praxis wieder auf mehr oder weniger spezifische Fehlerfälle beschränken, für die sie konzipiert werden.In order to solve this problem of the often inadequate security of the monitoring, it is conceivable to further increase the redundancy of the monitoring and to make it more robust with regard to errors which arise from an overvoltage (e.g. due to a short circuit). However, such solutions are expensive, may reduce the reliability in normal operation and in practice are likely to be limited to more or less specific faults for which they are designed.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem besseren Verhalten im Fehlerfall bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide a control device and a method for controlling the operation of an internal combustion engine of a motor vehicle with better behavior in the event of a fault.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bzw. einem Motorsteuerverfahren nach Anspruch 8. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a control device according to claim 1 and an engine control method according to claim 8. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ist gekennzeichnet durch eine Modulationseinriσhtung zur periodischen Modulation des von der Freigabesteuereinrichtung bereitgestellten Freigabesignals und eine Auswerteeinrichtung zum Analysieren des der Endstufe zugeführten Freigabesignals hinsichtlich der pe- riodischen Modulation und zum Versetzen der Endstufe in einen vorbestimmten Fehlerfallzustand bei einem Ausbleiben der periodischen Modulation. Durch die Modulation des von der Freigabesteuereinrichtung bereitgestellten Freigabesignals und die Auswertung des in Richtung zur Endstufe hin geführten Freigabesignals hinsichtlich dieser Modulation ist sichergestellt, dass ein auf Grund eines Fehlers im Bereich der Freigabesignalerzeugung und/oder Freigabesignalubertragung vorliegender Fehler zuverlässig (anhand des Ausbleibens der Modulation) erkannt wird. Die betreffende Endstufe kann somit zuverlässig auch in einem solchen Fall in einen vorbestimmten Fehlerfallzustand ge- bracht werden, der z. B. als Abschaltzustand oder Reset- zustand der Endstufe vorgesehen ist.The control device according to the invention is characterized by a modulation device for periodic modulation of the release signal provided by the release control device and an evaluation device for analyzing the release signal supplied to the output stage with regard to the periodic modulation and for setting the output stage in a predetermined fault condition in the absence of the periodic modulation. The modulation of the release signal provided by the release control device and the evaluation of the release signal directed towards the output stage with regard to this modulation ensures that an error due to an error in the area of the release signal generation and / or release signal evaluation is reliable (based on the absence of the modulation) is recognized. The power stage in question can thus be reliably brought into a predetermined fault condition even in such a case. B. is provided as a switch-off or reset state of the output stage.
Insbesondere werden Fehler, bei welchen das Freigabesignal statisch (dauerhaft) einen bestimmten der beiden Freigabesig- nalzustände annimmt, zuverlässig und zutreffend als Fehler erkannt .In particular, errors in which the release signal statically (permanently) assumes a specific one of the two release signal states are reliably and correctly recognized as errors.
Mit der Erfindung wird somit ein "Failsafe-Abschaltpfad" realisiert, welcher die Sicherheit des Systems erhöht.The invention thus realizes a “failsafe shutdown path” which increases the security of the system.
In einer bevorzugten Ausführungs orm umfasst die Modulationseinrichtung:In a preferred embodiment, the modulation device comprises:
- einen Pulsgenerator zur Erzeugung einer periodischen Fol- ge von Modulationspulsen, unda pulse generator for generating a periodic sequence of modulation pulses, and
- eine der Freigabesteuereinrichtung nachgeschaltete Modulationsstufe, welcher das Freigabesignal von der Freigabesteuereinrichtung sowie die periodische Folge von Modu- lationspulsen von dem Pulsgenerator eingegeben wird und welche zumindest bei Vorliegen des zweiten Freigabesignalzustands das Freigabesignal jeweils für die Dauer eines Modulationspulses invertiert. In diesem Fall kann die Auswerteeinrichtung eine der Endstufe vorgeschaltete Auswertestufe umfassen, welcher das Freigabesignal von der Modulationsstufe eingegeben wird und welche das eingegebene Freigabesignal hinsichtlich des Vorliegens der entsprechend der Modulationspulsfolge invertierten Freigabesignalabschnitte analysiert und bei Vorliegen dieser invertierten Freigabesignalabschnitte das Freigabesignal an die Endstufe weitergibt und bei Ausbleiben dieser invertierten Freigabesignalabschnitte die Endstufe in den vorbestimmten Fehlerfallzustand versetzt.a modulation stage connected downstream of the release control device, which input the release signal from the release control device and the periodic sequence of modulation pulses from the pulse generator and which inverts the release signal for the duration of a modulation pulse at least when the second release signal state is present. In this case, the evaluation device can comprise an evaluation stage connected upstream of the output stage, to which the release signal is input by the modulation stage and which analyzes the input release signal with regard to the presence of the release signal sections inverted in accordance with the modulation pulse sequence and, in the presence of these inverted release signal sections, forwards the release signal to the output stage and at If these inverted enable signal sections fail, the output stage is set to the predetermined fault state.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung derart vorgesehen, dass bei einem Übergang des eingege- benen Freigabesignals von dem einen zu dem anderen Freigabe- signalzustand das an die Endstufe weitergegebene Freigabesignal erst dann übergehen gelassen wird, wenn von der Auswerteeinrichtung ausgeschlossen werden kann, dass der Übergang des eingegebenen Signals lediglich auf Grund der Modulation er- folgte, also nicht durch einen entsprechenden Übergang des von der Freigabesteuereinrichtung bereitgestellten Freigabesignals hervorgerufen wurde. Diese Überprüfung der Auswerteeinrichtung vor einem Wechsel des ausgegebenen Freigabesig- nalzustands erfordert unter Umständen eine gewisse Zeit, was in der Praxis jedoch oftmals hinnehmbar ist. Alternativ kann diese in der Regel mit einer Verzögerung verbundene Überprüfung der Auswerteeinrichtung nur dann vorgesehen sein, wenn das Freigabesignal vom ersten in den zweiten oder vom zweiten in den ersten Freigabesignalzustand wechselt.In a preferred embodiment, the evaluation device is provided in such a way that when the input release signal changes from one to the other release signal state, the release signal passed on to the output stage is only allowed to pass if the evaluation device can rule out that the Transition of the input signal occurred solely on the basis of the modulation, that is to say was not caused by a corresponding transition of the release signal provided by the release control device. This check of the evaluation device prior to a change in the released release signal state may require a certain amount of time, but this is often acceptable in practice. Alternatively, this check of the evaluation device, which is generally associated with a delay, can only be provided if the enable signal changes from the first to the second or from the second to the first enable signal state.
Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet, dass die Modulation des eingegebenen Freigabesignals entfernt wird, d. h. das an die Endstufe ausgegebene Freigabesignal keine solche Modulation enthält. Denkbar ist jedoch auch, die Modulation im Freigabesignal zu belassen, sei es dass die im zeitlichen Signalverlauf relativ kurzzeitigen Modulationsabschnitte die Alisteuerung der betreffenden Endstufe nicht we- sentlich beeinträchtigen oder die Modulationen in der Endstufe weggefiltert werden.The evaluation device is preferably designed such that the modulation of the input enable signal is removed, ie the enable signal output to the output stage contains no such modulation. However, it is also conceivable to leave the modulation in the enable signal, be it that the modulation sections that are relatively short in the temporal signal profile do not significantly impair the Ali control of the relevant output stage or that the modulations in the output stage are filtered out.
Der Pulsgenerator kann zusammen mit der Modulationsstufe z. B. in der Überwachungseinrichtung integriert vorgesehen sein, also insbesondere zusammen mit den übrigen Schaltungsteilen der Überwachungseinrichtung in einer gemeinsamen integrierten Schaltung, die gegebenenfalls auch den Mikrocontroller einbeziehen kann.The pulse generator together with the modulation stage z. B. may be provided integrated in the monitoring device, that is to say in particular together with the other circuit parts of the monitoring device in a common integrated circuit which may also include the microcontroller.
Bevorzugt ist die Freigabesteuereinrichtung in einer Überwa- σhungseinrichtung (wie etwa dem eingangs erwähnten Watchdog) integriert, welche den ordnungsgemäßen Betrieb des Mikrocontrollers überwacht und nur bei Feststellung eines ordnungsgemäßen Betriebs das Freigabesignal im zweiten FreigabeSignal- zustand bereitstellt. In vielen Anwendungsfällen, etwa wenn ein kommerziell erhältlicher Mikrocontrollerchip verwendet werden soll, ist es von Vorteil, die Überwachungseinrichtung einschließlich der Freigabesteuereinrichtung und einschließlich wenigstens eines Teils der Modulationseinrichtung (z. B. ohne den unten noch beschriebenen Pulsgenerator) in einer gemeinsamen integrierten Schaltung vorzusehen, die separat von dem Mikrocontrollerchip in einer elektronischen Baueinheit (Steuergerät) angeordnet ist.The release control device is preferably integrated in a monitoring device (such as the watchdog mentioned at the beginning), which monitors the correct operation of the microcontroller and only provides the release signal in the second release signal state when proper operation is determined. In many applications, for example if a commercially available microcontroller chip is to be used, it is advantageous to provide the monitoring device including the release control device and including at least part of the modulation device (e.g. without the pulse generator described below) in a common integrated circuit, which is arranged separately from the microcontroller chip in an electronic unit (control unit).
Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung in einer die Endstufe enthaltenden Endstufeneinrichtung integriert, also insbesondere in einer gemeinsamen integrierten Schaltung ausgeführt. Abgesehen von dem Vorteil einer kostengünstigen Implementie- rung der Auswerteeinrichtung, z. B. ohne zusätzliche elektronische Bauteile, ergibt sich daraus in der Praxis ein weiterer, ganz wesentlicher Vorteil im Zusammenhang mit einer Ü- berspannungsüberwachung bzw. im Zusammenhang mit dem "Failsa- fe"-Verhalten des Gesamtsystems im speziellen Fehlerfall einer Überspannung.The evaluation device is preferably integrated in an output stage device containing the output stage, that is to say in particular in a common integrated circuit. Apart from the advantage of an inexpensive implementation tion of the evaluation device, for. B. without additional electronic components, in practice this results in a further, very substantial advantage in connection with overvoltage monitoring or in connection with the "fail-safe" behavior of the overall system in the event of a special overvoltage fault.
Dieser Vorteil bedarf einer detaillierteren Erläuterung:This advantage requires a more detailed explanation:
Jegliches Verhalten der in der Steuereinrichtung verwendeten elektronischen Bauteile kann nur innerhalb eines begrenzten, technologiebedingten Betriebsbereiches garantiert werden. Sobald dieser Bereich verlassen wird, z. B. bei Vorliegen unzulässig hoher Spannungen an irgendeiner Stelle des Systems, ist jede beliebige Konfiguration der Freigabesignale vorstellbar .Any behavior of the electronic components used in the control device can only be guaranteed within a limited, technology-related operating range. As soon as this area is left, e.g. B. in the presence of impermissibly high voltages at any point in the system, any configuration of the enable signals is conceivable.
Wenn die Uberwachungseinrichtung eine gewisse Komplexität ü- bersteigt, so ist es in der Praxis wirtschaftlich sinnvoll, diese Einrichtung in einer von den Endstufen, bei denen es sich zumeist um Leistungsendstufen handelt, verschiedenen Technologie auszuführen, nämlich zweckmäßigerweise in einer Niedervolt-Technologie (wie z. B. den Mikrocontroller) .If the monitoring device exceeds a certain complexity, it makes economic sense in practice to implement this device in a technology different from the output stages, which are mostly power output stages, namely expediently in a low-voltage technology (such as, for example, B. the microcontroller).
Wenn nun diese Überwachungseinrichtung auch die Aufgabe einer Überspannungserkennung übernimmt, da die dafür erforderliche Präzision in den abzuschaltenden Leistungsendstufen in der Regel nicht erreicht werden kann, so kann der Fall eintreten, dass der zulässige Spannungsbereich der Überwachungseinrich- tung überschritten wird, selbst wenn die Endstufe noch in ihrem erlaubten Bereich arbeitet, so dass ein Übergang in den gewünschten vorbestimmten Fehlerfallzustand nicht mehr gewährleistet werden kann. Wenn jedoch die Auswerteeinrichtung eine höhere Spannungsfestigkeit besitzt als der Mikrocontroller bzw. diejenigen Schaltungsteile der Steuereinrichtung, welche zur Bereitstel- lung des Freigabesignals erforderlich sind, also die Auswer- teeinriσhtung z. B. in einer die Endstufe enthaltenden Endstufeneinrichtung mit relativ hoher Spannungsfestigkeit integriert ist, so kann der überspannungsbedingte Ausfall im Bereich des Mikrocontrollers oder der Überwachungseinrichtung oder der Freigabesteuereinrichtung dennoch zuverlässig erkannt werden, solange die Überspannung nicht einen Ausfall der Endstufeneinrichtung bewirkt. Letzteres ist jedoch durch entsprechende Dimensionierung der Spannungsfestigkeit der Endstufe leicht zu gewährleisten, die in der Praxis ohnehin oftmals zumindest für die Bordnetzspannung des Fahrzeugs zuzüglich einer gewissen Sicherheitsreserve ausgelegt werden uss.If this monitoring device also takes over the task of overvoltage detection, since the precision required for this can generally not be achieved in the power output stages to be switched off, the situation may arise that the permissible voltage range of the monitoring device is exceeded, even if the output stage is still works in its permitted range, so that a transition to the desired predetermined fault condition can no longer be guaranteed. However, if the evaluation device has a higher dielectric strength than the microcontroller or those circuit parts of the control device which are required to provide the release signal, that is to say the evaluation device z. B. is integrated in a power amplifier device containing the output stage with a relatively high dielectric strength, the overvoltage-related failure in the area of the microcontroller or the monitoring device or the release control device can nevertheless be reliably detected as long as the overvoltage does not cause a failure of the output stage device. However, the latter can easily be guaranteed by appropriate dimensioning of the voltage strength of the output stage, which in practice is often designed anyway for the vehicle electrical system voltage plus a certain safety reserve.
Die gemäß der Erfindung eingesetzte Modulation des Freigabe- signals sollte den Normalbetrieb des Systems möglichst wenig beeinträchtigen. In dieser Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn die Periode der Modulation derart vorgegeben wird, dass diese höchstens so groß gewählt ist wie eine für die Überwachungseinrichtung spezifizierte Fehlerreaktionszeit, bevorzugt kleiner als diese Fehlerreaktionszeit. Bei Steuereinrichtungen für die Brennkraftmaschine und/oder das Getriebe eines Kraftfahrzeugs sind in der Regel z. B. Perioden von weniger als 100 ms gut geeignet. Auch ist es von Vorteil, wenn das Tastverhältnis der Modulation kleiner als 10% ist, z. B. in der Größenordnung von 1%. Wenn, wie oben bereits erwähnt, das Freigabesignal von der Freigabesteuereinrichtung jeweils für die Dauer eines Modulationspulses invertiert bzw. unterbrochen wird, so sollte die Pulsdauer im Verhältnis zur Periode also relativ klein gewählt werden und die Periode selbst e- benfalls für die betreffende Anwendung kurz genug sein, um unter Betrachtung aller Toleranzen innerhalb vorgegebener Fehlerreaktionszeiten eine Reaktion der Auswerteeinrichtung im Fehlerfall zu gewährleisten.The modulation of the enable signal used according to the invention should have as little impact as possible on the normal operation of the system. In this regard, it is advantageous if the period of the modulation is specified in such a way that it is selected to be at most as large as an error reaction time specified for the monitoring device, preferably less than this error reaction time. In control devices for the internal combustion engine and / or the transmission of a motor vehicle, z. B. periods of less than 100 ms well suited. It is also advantageous if the duty cycle of the modulation is less than 10%, e.g. B. in the order of 1%. If, as already mentioned above, the release signal from the release control device is inverted or interrupted for the duration of a modulation pulse, the pulse duration should be in relation to the period That is, they are chosen to be relatively small and the period itself is also short enough for the application in question, in order to ensure a reaction of the evaluation device in the event of an error, taking into account all tolerances within predetermined error reaction times.
Falls die Auswerteeinrichtung ein Ausbleiben der Modulation und somit einen Fehlerfall festgestellt hat, so wird z. B. ein im ersten Freigabesignalzustand befindliches Freigabesig- nal an die nachfolgende Endstufe oder die nachfolgenden Endstufen ausgegeben, um eine Aktivierung der gesteuerten Komponenten zu sperren (wenigstens solange die Modulation ausbleibt und/oder wenigstens für eine vorgegebene Zeitdauer) . Abhängig von der Art der gesteuerten Komponenten ist es je- doch nicht grundsätzlich ausgeschlossen, dass der Fehlerfall- zustand, in welchen die Endstufe zu versetzen ist, gerade darin besteht, die Aktivierung freizugeben. Entscheidend ist, dass im Falle eines Fehlers, der durch das Ausbleiben der Modulation detektiert wird, die betreffende Endstufe in einen vorgegebenen Fehlerfallzustand versetzt wird. Wenngleich es sich bei den meisten Endstufen anbietet, zu diesem Zweck das Freigabesignal dauerhaft in einen definierten Zustand zu bringen, so ist es alternativ oder zusätzlich möglich, den Zustand der Endstufe in anderer Weise gezielt zu beeinflus- sen, z. B. durch irgendeine Art von Fehlerfallsignal, wie z. B. einem Resetsignal, welches für die betreffende Endstufe vorgesehen ist. Schließlich kann bei Erfassung eines Fehlerfalles dies auch an andere Schaltungsteile der Steuereinrichtung gemeldet werden, insbesondere an den Mikrocontroller und/oder eine Versorgungsspannungseinheit mit Resetfunktio- nen, die bei Inbetriebnahme der Steuereinrichtung die einzelnen Einrichtungskomponenten in definierter Weise zunächst zurücksetzt bzw. startet. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:If the evaluation device has determined that there is no modulation and thus an error, z. For example, a release signal which is in the first release signal state is output to the subsequent output stage or the subsequent output stages in order to block activation of the controlled components (at least as long as the modulation is absent and / or at least for a predetermined period of time). Depending on the type of components being controlled, it is not fundamentally excluded that the fault condition in which the power stage is to be placed is precisely that of enabling the activation. It is crucial that in the event of an error that is detected by the absence of the modulation, the relevant output stage is set to a predetermined error condition. Although it is advisable for most power amplifiers to bring the enable signal permanently into a defined state for this purpose, it is alternatively or additionally possible to specifically influence the state of the power amplifier in another way, e.g. B. by some type of fault signal, such as. B. a reset signal, which is provided for the relevant output stage. Finally, when an error is detected, this can also be reported to other circuit parts of the control device, in particular to the microcontroller and / or a supply voltage unit with reset functions, which initially resets or starts the individual device components in a defined manner when the control device is started up. The invention is described below with reference to an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. They represent:
Fig. 1 ist ein schematisσhes Blockschaltbild eines Motorsteuergeräts zur Steuerung des Betriebs eines Einspritzmotors eines Kraftfahrzeugs, undFig. 1 is a schematic block diagram of an engine control unit for controlling the operation of an injection engine of a motor vehicle, and
Fig. 2 ist eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs verschiedener, im Motorsteuergerät nach Fig. 1 vorkommender Signale.FIG. 2 is a representation of the time course of various signals occurring in the engine control unit according to FIG. 1.
Fig. 1 zeigt wesentliche Komponenten eines insgesamt mit 10 bezeichneten Motorsteuergeräts für einen Direkteinspritzmotor eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Mikrocontroller 12 zur Bereitstellung eines Steuersignals S zur Steuerung der im Betrieb der nicht dargestellten Brennkraftmasσhine zu steuernden Kraftstoffeinspritzanlage, eine Freigabeeinheit 14 zur Bereitstellung eines digitalen Freigabesignals b, mittels welchem durch einen ersten logischen Freigabesignalzustand "Low" (L) eine Sperrung und durch einen zweiten logischen Freigabesignalzustand "High" (H) eine Freigabe der Aktivierung der Kraftstoffeinspritzanlage signalisiert wird, und ei- ne Endstufe 16 zur Aktivierung und Deaktivierung der zu steuernden Komponente, hier der Kraftsto feinspritzanlage, basierend auf dem Steuersignal S unter Berücksichtigung eines dieser Endstufe 16 eingegebenen Freigabesignals d. Bei herkömmlichen Motorsteuergeräten wird das von der Freigabeeinheit 14 ausgegebene Freigabesignal b direkt der Endstufe 16 eingegeben bzw. sind die Signale b und d identisch. Nicht so bei dem dargestellten Steuergerät 10, wie es unten noch beschrieben wird. Die Endstufe 16 initiiert eine Kraftstoffeinspritzung durch Ausgabe von entsprechenden Ansteuersignalen an die verschiedenen KraftstoffIn ektoren (die am rechten Rand der Fig. 1 eingezeichneten Signalleitungen symbolisieren die Ansteuerung von vier KraftstoffInjektoren) nur dann, wenn das der Endstufe 16 eingegebene Freigabesignal d im H-Zustand ist. Das Ein- spritztiming und die Einspritzmengen werden hierbei im Wesentlichen durch das vom Mikrocontroller 12 ausgegebene Steu- ersignal S bestimmt. Der Einfachheit der Darstellung halber ist die Übertragung des Steuersignals S hier nur durch eine Leitung symbolisiert. Tatsächlich kann diese Verbindung je nach anzusteuernder Endstufe als kompliziertere Leitungsanordnung ausgeführt sein. Des weiteren sind in der Darstellung von Fig. 1 alle Schaltungsteile des Steuergeräts 10 weggelassen, die zum Verständnis der Erfindung nicht wesentlich sind und in herkömmlicher Weise gestaltet sein können (z. B. Spannungsversorgung (en) , Eingangssignale am Mikrocontroller zur Aufnahme diverser Sensorsignale, die im Rahmen der Fahrzeug- komponentensteuerung oder Motorsteuerung benötigt werden) .1 shows essential components of an engine control device, designated overall by 10, for a direct injection engine of a motor vehicle, comprising a microcontroller 12 for providing a control signal S for controlling the fuel injection system to be controlled during operation of the internal combustion engine (not shown), a release unit 14 for providing a digital release signal b, by means of which a lock is signaled by a first logic enable signal state “Low” (L) and a release of the activation of the fuel injection system by a second logic enable signal state “H” (H), and an output stage 16 for activating and deactivating the component to be controlled , here the fuel injection system, based on the control signal S taking into account an enable signal d input to this output stage 16. In conventional engine control units, the release signal b output by the release unit 14 is input directly to the output stage 16, or the signals b and d are identical. Not so with the illustrated control unit 10, as will be described below. The output stage 16 initiates a fuel injection by outputting corresponding control signals to the various fuel injectors (the signal lines shown on the right-hand edge of FIG. 1 symbolize the control of four fuel injectors) only when the release signal d input to the output stage 16 is in the H state , The injection timing and the injection quantities are essentially determined by the control signal S output by the microcontroller 12. For the sake of simplicity of illustration, the transmission of the control signal S is symbolized here only by one line. In fact, depending on the power stage to be controlled, this connection can be designed as a more complicated line arrangement. Furthermore, in the illustration of FIG. 1, all circuit parts of the control device 10 are omitted which are not essential for understanding the invention and which can be designed in a conventional manner (e.g. power supply (s), input signals on the microcontroller for receiving various sensor signals, which are required in the context of vehicle component control or engine control).
Eine Besonderheit des dargestellten Steuergeräts 10 besteht in der Erzeugung, Übertragung und Verwendung eines besonderen Freigabesignals und wird nachfolgend anhand der lediglich beispielhaft zu verstehenden Endstufe 16 für eine Kraftstoff- einspritzanlage erläutert. Selbstverständlich weist das Motorsteuergerät 10 in der Praxis weitere Endstufen zur Steuerung weiterer Fahrzeugkomponenten, insbesondere Motorkomponenten, auf, für welche die nachfolgend beschriebene Methode eines besonders "sicheren" Freigabesignals ebenso eingesetzt werden kann. A special feature of the control device 10 shown is the generation, transmission and use of a special release signal and is explained below with reference to the output stage 16 for a fuel injection system, which is to be understood only as an example. Of course, in practice, the engine control unit 10 has further output stages for controlling further vehicle components, in particular engine components, for which the method of a particularly "safe" enable signal described below can also be used.
Eine aus einer Modulationsstufe 18 und einem Pulsgenerator 20 gebildete Modulationseinrichtung ist der Freigabeeinheit 14 unmittelbar nachgeschaltet und sorgt für eine periodische Modulation des von der Freigabesteuereinrichtung bereitgestellten Freigabesignals b. Wenn mehrere Freigabeeinheiten, wie die dargestellte Freigabeeinheit 14 vorgesehen sind, z. B. in einer Überwachungseinrichtung, so kann vorteilhaft ein gemeinsamer Pulsgenerator zur Modulation der einzelnen Freigabesignale verwendet werden.A modulation device formed from a modulation stage 18 and a pulse generator 20 is connected directly downstream of the release unit 14 and ensures periodic modulation of the release signal b provided by the release control device. If several release units, such as the release unit 14 shown, are provided, for. B. in a monitoring device, a common pulse generator can advantageously be used to modulate the individual enable signals.
Der in Fig. 2 oberste (erste) Verlauf stellt das vom Pulsgenerator 20 erzeugte Modulationspulssignal a dar. Dieses Signal a besteht aus einer periodischen Folge von rechteckigen Modulationspulsen mit einer Periode Tpuls einer Pulsdauer von tpuls.The uppermost (first) curve in FIG. 2 represents the modulation pulse signal a generated by the pulse generator 20. This signal a consists of a periodic sequence of rectangular modulation pulses with a period Tpuls with a pulse duration of tpuls.
Der in Fig. 2 zweite Verlauf stellt beispielhaft ein von der Freigabeeinheit 14 ausgegebenes Freigabesignal b dar, welches zu einem Zeitpunkt tl von L auf H wechselt und zu einem Zeit- punkt t2 wieder zurück auf L wechselt.The second course in FIG. 2 represents, for example, an enable signal b output by the enable unit 14, which changes from L to H at a time t1 and changes back to L at a time t2.
Der Modulationsstufe 18 werden diese Signale a und b eingegeben, um daraus ein "moduliertes" Freigabesignal σ zu bilden, dessen Verlauf ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist. Daraus ist ersichtlich, dass die Modulationsstufe 18 den H-Zustand, welcher die Freigabe der Aktivierung der Kraftsto feinspritzanlage signalisiert, periodisch durch vergleichsweise kurze Modulationspulse unterbrochen wird, während welcher das Signal σ gewissermaßen die Sperrung der Einspritzanlagenaktivie- rung signalisiert. Im dargestellten Beispiel erfolgt diese periodische Modulation lediglich in den Signalabschnitten, in welchen das Signal b im H-Zustand ist. Der Endstufe 16 unmittelbar vorgeschaltet ist eine Auswertestufe 22, welche in gleicher Technologie (hier auf demselben Chip) wie die Endstufe 16 implementiert ist und mit dieser zusammen eine Endstufeneinrichtung 24 bildet.These signals a and b are input to the modulation stage 18 in order to form a “modulated” release signal σ, the course of which is also shown in FIG. 2. It can be seen from this that the modulation stage 18 periodically interrupts the H state, which signals the release of the activation of the fuel injection system, by comparatively short modulation pulses, during which the signal σ to a certain extent signals the blocking of the injection system activation. In the example shown, this periodic modulation only takes place in the signal sections in which the signal b is in the H state. An evaluation stage 22, which is implemented in the same technology (here on the same chip) as the output stage 16 and forms an output stage device 24 together with the output stage 16, is directly connected upstream of the output stage 16.
Das der Auswertestufe 22 eingegebene Freigabesignal c wird von der Auswerteeinheit 22 hinsichtlich des Vorliegens der periodischen Modulation im Signal c analysiert und, vereinfacht ausgedrückt, nur dann als Freigabesignal d an die End- stufe 16 weitergegeben, wenn die Modulation im eingegebenenThe release signal c input to the evaluation stage 22 is analyzed by the evaluation unit 22 with regard to the presence of the periodic modulation in the signal c and, to put it simply, is only passed on to the output stage 16 as the release signal d if the modulation in the input stage
Signal c detektiert wird. Demgegenüber interpretiert die Auswertestufe 22 ein Ausbleiben der Modulation als Fehlerfall und versetzt die Endstufe 16 dann in einen zuvor definierten Fehler allzustand. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel er- folgt dies durch dauerhafte Ausgabe des Freigabesignals d im L-Zustand, und zwar unabhängig vom Zustand des Signals c. Damit wird im dargestellten Beispiel, auch unabhängig vom Steuersignal S, die Kraftstoffeinspritzung zwangsweise beendet.Signal c is detected. In contrast, the evaluation stage 22 interprets the absence of the modulation as an error case and then puts the output stage 16 in a previously defined error state. In the exemplary embodiment shown, this is done by permanently outputting the enable signal d in the L state, regardless of the state of the signal c. In the example shown, the fuel injection is forcibly ended, regardless of the control signal S.
Der in Fig. 2 unterste Verlauf stellt das an die Endstufe 16 im ordnungsgemäßen Betrieb weitergegebene Freigabesignal d dar. Daraus ist ersichtlich, dass der zum Zeitpunkt tl stattfindende SignalÜbergang von L auf H (in Signal c) nicht unmittelbar an die Endstufe (im Signal d) weitergegeben wird, sondern erst nach Ablauf einer fest vorgegebenen Anstiegsverzögerung Δtl. Dies deshalb, weil die Auswerteeinheit 22 im dargestellten Beispiel zunächst den Fall ausschließt, bei welchem dieser Übergang durch einen "statischen" Fehler im Signal c (oder der hierfür vorgesehenen Übertragungsleitung) hervorgerufen wurde. Zu diesem Zweck wird die Zeitdauer Δtl abgewartet, um das Eintreffen eines Modulationspulses festzustellen. Nur wenn dieser Puls auch tatsächlich detektiert wird, so lässt die Auswerteeinheit 22 auch das Signal d in den H-Zustand übergehen. Δtl ist hierbei geringfügig größer als die Pulsperiode Tpuls und fest vorgegeben.The lowest curve in FIG. 2 represents the enable signal d passed on to the output stage 16 during normal operation. From this it can be seen that the signal transition from L to H (in signal c) taking place at the time t1 does not go directly to the output stage (in the signal d ) is passed on, but only after a fixed rise delay Δtl. This is because, in the example shown, the evaluation unit 22 initially excludes the case in which this transition was caused by a “static” error in the signal c (or the transmission line provided for this purpose). For this purpose, the time period Δtl is waited to determine the arrival of a modulation pulse. Only if this pulse is actually detected, the evaluation unit 22 also leaves the signal d in pass the H state. Δtl is slightly larger than the pulse period Tpuls and is fixed.
In ähnlicher Weise spiegelt sich der zum Zeitpunkt t2 statt- findende Übergang im Signal c von H auf L nicht unmittelbar im Ausgangssignal d wider, sondern erst nach einer gewissen zeitlichen Verzögerung (Abfallsverzögerung Δt2) . Dies deshalb, weil die Auswertestufe 22 im vorliegenden Beispiel zunächst den Fall ausschließt, bei welchem dieser Übergang le- diglich durch das Eintreffen eines Modulationspulses hervorgerufen wird. Dementsprechend wird die Zeitdauer Δt2 lang gewartet. Nur wenn innerhalb dieser Zeitdauer das Signal c nicht wieder auf H wechselt, lässt die Auswertestufe 22 das Signal d auf L übergehen. Auch diese Abfallverzögerung Δt2 ist hier fest vorgegeben und geringfügig größer als die Pulsbreite tpuls.Similarly, the transition from H to L in signal c at time t2 is not directly reflected in output signal d, but only after a certain time delay (dropout delay Δt2). This is because the evaluation stage 22 in the present example initially excludes the case in which this transition is only caused by the arrival of a modulation pulse. Accordingly, the time period Δt2 is waited for. Only if the signal c does not change back to H within this period of time does the evaluation stage 22 let the signal d change to L. This drop delay Δt2 is also fixed here and is slightly larger than the pulse width tpuls.
Die Pulsperiode Tpuls, die Pulsbreite tpuls sowie die "Filterzeiten" Δtl, Δt2 sind entsprechend den relevanten System- anforderungen geeignet zu wählen. Das TastverhältnisThe pulse period Tpuls, the pulse width tpuls and the "filter times" Δtl, Δt2 are to be selected appropriately according to the relevant system requirements. The duty cycle
(tpuls/Tpuls) sollte in den meisten Anwendungsfällen möglichst klein sein, z. B. kleiner als 10%, insbesondere kleiner 1%. Im Hinblick auf kurze Fehlerreaktionszeiten der Auswertestufe 22 ist andererseits eine möglichst kurze Periode Tpuls vorteilhaft. Im dargestellten Beispiel für die Kraftstoffeinspritzung ist z. B. ein Tpuls in der Größenordnung von etwa 10 ms denkbar.(tpuls / Tpuls) should be as small as possible in most applications, e.g. B. less than 10%, in particular less than 1%. With regard to short error reaction times of the evaluation stage 22, on the other hand, the shortest possible period Tpuls is advantageous. In the example shown for the fuel injection z. B. a Tpuls of the order of about 10 ms is conceivable.
Die Auswertestufe 22 kann beispielsweise einen H-Zustand (e- nable) oder L-Zustand (disable) des Signals d bewirken anhand von bestimmten Kriterien: The evaluation stage 22 can, for example, cause the signal d to be high (enable) or low (disable) using certain criteria:
- Das Signal c ist im H-Zustand und ein erster Modulationspuls von voller Länge (Pulsbreite tpuls) wird daraufhin erfasst. (-> enable)- The signal c is in the H state and a first full-length modulation pulse (pulse width tpuls) is then detected. (-> enable)
- Das Signal c ist länger als die maximal zu erwartende Pulsbreite im L-Zustand. (-> disable)- The signal c is longer than the maximum expected pulse width in the L state. (-> disable)
- Das Signal c ist im H-Zustand und innerhalb des doppelten der zu erwartenden Periode Tpuls bleibt ein Modulations- puls aus. (-> disable)- The signal c is in the H state and a modulation pulse is absent within twice the expected period Tpuls. (-> disable)
- Das Signal c besitzt einen Undefinierten Pegel. Dies kann z. B. durch eine Unterspannung im Bereich der Freigabesignalerzeugung hervorgerufen werden. (-> disable)- The signal c has an undefined level. This can e.g. B. caused by an undervoltage in the area of the enable signal generation. (-> disable)
Für die meisten Anwendungen ist es bevorzugt, dem Übergang nach L (disable) Priorität gegenüber dem Übergang nach H (e- nable) einzuräumen.For most applications it is preferred to give priority to the transition to L (disable) over the transition to H (able).
In einer denkbaren Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Auswertestufe 22 bei Erfassung von Pulsen im Signal auch den zeitlichen Abstand aufeinanderfolgender Pulse daraufhin überprüft, ob dieser im Einklang mit der vorgegebenen Modulationsperiode steht. Damit kann eine ordnungsgemäße Modulati- onspulsfόlge z. B. von einer durch eine Störung hervorgerufenen Pulsfolge genauer abgegrenzt werden.In a conceivable development, it can be provided that the evaluation stage 22 also checks the time interval of successive pulses when pulses are detected in the signal to determine whether this is in accordance with the predetermined modulation period. This means that a proper modulation pulse sequence, e.g. B. be more precisely delimited from a pulse sequence caused by a disturbance.
In an sich bekannter Weise ist die Freigabeeinheit 14 in einer Überwachungseinrichtung 26 enthalten, welche über eine Kommunikationsverbindung 28 mit dem Mikrocontroller 12 kommuniziert, um insbesondere dessen ordnungsgemäßen Betrieb zu überwachen und abhängig vom Ergebnis dieser Überwachung z. B. das Freigabesignal b entsprechend zu setzen. Im dargestellten Beispiel besitzt die Auswertestufe 22 auf Grund deren mikroelektronischer Integration im Bereich der Endstufeneinrichtung 24 eine im Vergleich zum Mikrocontroller 12 und/oder zur Überwachungseinrichtung 26 technologiebedingt relativ hohe Spannungsfestigkeit (z. B. 36V). Die Auswertestufe 22 kann daher vorteilhaft auch dann noch zuverlässig Fehlerfallmaßnahmen treffen, insbesondere die Endstufe 16 sperren bzw. abschalten, wenn Schaltungsteile des Steuerge- räts 10 durch eine Überspannung beeinträchtigt oder zerstört wurden, die an der Bereitstellung des Freigabesignals beteiligt sind. Das Failsa e-Verhalten des Gesamtsystems ist daher auf Grund der Modulation nicht nur besonders zuverlässig sondern gewissermaßen autonom, was einen durch Überspannung her- vorgerufenen Ausfall von Logikbausteinen wie dem Mikrocontroller anbelangt. Die zusätzliche Logik in der Endstufeneinrichtung 24 führt zu einer automatischen, dauerhaften Abschaltung der Endstufe 16, sobald ein statischer Zustand des Abschaltpfades erkannt wird, welcher das Signal c überträgt . Bei der beschriebenen Lösung muss die geforderte Dynamik nur im fehlerfreien Systembetrieb erzeugt werden, so dass ein eingeschränkter Betriebsmodus ermöglicht wird, wenn lediglich der Abschaltpfad fehlerhaft ist, nicht jedoch die Kontrolllogik. Im Fehlerfall verhält sich die Endstufe unter den kriti- sehen Betriebsbedingungen wie hierfür spezifiziert.In a manner known per se, the release unit 14 is contained in a monitoring device 26, which communicates with the microcontroller 12 via a communication link 28, in particular in order to monitor its correct operation and, depending on the result of this monitoring, for. B. to set the enable signal b accordingly. In the example shown, the evaluation stage 22 has, due to its microelectronic integration in the area of the output stage device 24, a relatively high dielectric strength (eg 36V) compared to the microcontroller 12 and / or the monitoring device 26 due to the technology. The evaluation stage 22 can therefore advantageously still take fault measures, in particular block or switch off the output stage 16, if circuit parts of the control device 10 have been impaired or destroyed by an overvoltage, which are involved in the provision of the release signal. Due to the modulation, the fail-safe behavior of the overall system is therefore not only particularly reliable, but to a certain extent autonomous, as far as a failure of logic components such as the microcontroller caused by overvoltage is concerned. The additional logic in the output stage device 24 leads to an automatic, permanent shutdown of the output stage 16 as soon as a static state of the shutdown path is recognized, which transmits the signal c. In the solution described, the required dynamics only have to be generated in error-free system operation, so that a restricted operating mode is made possible if only the switch-off path is faulty, but not the control logic. In the event of a fault, the output stage behaves under the critical operating conditions as specified for this.
Vorteilhaft ergibt sich eine Absicherung des Freigabe- bzw. Abschaltsignals von der Ansteuerung eines Signaltreibers in der Freigabesteuereinrichtung bis hin zum Auslesen dieses Signals durch einen Eingangskomparator einer Leistungsendstufe (d. h. beispielsweise vollständig von einem IC zu einem anderen IC) . Nur die Funktion selbst innerhalb der Leistungsendstufe (im Fehlerfall) ist sicherzustellen. Die erfindungs- gemäße Lösung deckt jegliche Grundursache für einen fehlerhaften Abschaltpfad ab. Zur Realisierung sind zusätzliche, insbesondere diskrete zusätzliche Bauteile, nicht zwingend erforderlich, was günstig hinsichtlich der Kosten und der Ausfallrate ist. Die Wirksamkeit der Absicherung im Betrieb kann kontinuierlich gewährleistet werden, wobei gewisse Logikfunktionen nutzbar bleiben können, sofern nur eine Abschaltleitung defekt ist. Die erfindungsgemäße Lösung kann seitens der Überwachungseinrichtung bzw. eines Überwachungs- moduls abwärtskompatibel zu herkömmlichen Endstufen realisiert werden (gegebenenfalls mit geringfügigen Anpassungsmaßnahmen) . Eine Rückkehr von einem unerlaubten in einen erlaubten Betriebsbereich der Überwachungseinrichtung ändert nichts an der Effektivität der gemäß der Erfindung realisierten Ab- Schaltung hinsichtlich des Absσhaltpfads .The release or switch-off signal is advantageously safeguarded from the activation of a signal driver in the release control device to the reading of this signal by an input comparator of a power output stage (ie, for example completely from one IC to another IC). Only the function itself within the power stage (in the event of an error) must be ensured. The invention appropriate solution covers any root cause of a faulty shutdown path. Additional, in particular discrete, additional components are not absolutely necessary for implementation, which is favorable in terms of costs and the failure rate. The effectiveness of the protection during operation can be guaranteed continuously, whereby certain logic functions can remain usable if only one shutdown line is defective. The solution according to the invention can be implemented on the part of the monitoring device or a monitoring module to be backwards compatible with conventional output stages (if necessary with minor adaptation measures). A return from an unauthorized to an allowed operating range of the monitoring device does not change the effectiveness of the shutdown implemented according to the invention with regard to the stopping path.
Zusammenfassend wird bei der Steuerung des Betriebs einer Brennkraftmaschine unter Verwendung eines Mikrocontrollers mit zugeordneten Endstufen zur Ansteuerung von Motorkomponen- ten einer Endstufe neben dem eigentlichen Steuersignal auch ein digitales Freigabesignal zugeführt, mittels welchem je nach Signalzustand eine Sperrung oder eine Freigabe der Endstufe signalisiert wird. Im Falle eines Fehlers im Bereich des Mikrocontrollers kann die Endstufe damit abgeschaltet werden. Durch eine Modulation des Freigabesignals und die Auswertung des zur Endstufe hin geführten Freigabesignals wird sichergestellt, dass ein Fehler im Bereich der Freigabesignalerzeugung und/oder Freigabesignalubertragung anhand des Ausbleibens der Modulation erkannt wird und die Endstufe im Fehlerfall sehr zuverlässig abgeschaltet werden kann. In summary, when controlling the operation of an internal combustion engine using a microcontroller with associated output stages for controlling motor components of an output stage, in addition to the actual control signal, a digital enable signal is also supplied, by means of which a lock or release of the output stage is signaled, depending on the signal state. In the event of an error in the area of the microcontroller, the power stage can be switched off. By modulating the release signal and evaluating the release signal leading to the output stage, it is ensured that an error in the area of the release signal generation and / or release signal transmission is recognized by the absence of the modulation and that the output stage can be switched off very reliably in the event of an error.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs von Kraftfahrzeugkomponenten, insbesondere einer Brennkraftmaschine oder eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, umfassend1. Electronic control device for controlling the operation of motor vehicle components, in particular an internal combustion engine or a transmission of a motor vehicle, comprising
- einen Mikrocontroller (12) zur Bereitstellung wenigstens eines Steuersignals (S) zur Steuerung wenigstens einer im Betrieb des Kraftfahrzeuges zu steuernden Komponente,a microcontroller (12) for providing at least one control signal (S) for controlling at least one component to be controlled during operation of the motor vehicle,
- eine Überwachungseinrichtung (26) zur Überwachung des ordnungsgemäßen Betriebs des Mikrocontrollers (12) ,- a monitoring device (26) for monitoring the correct operation of the microcontroller (12),
- eine Freigabesteuereinrichtung (14) zur Bereitstellung eines digitalen Freigabesignals (b) , mittels welchem bei Feststellung eines nicht ordnungsgemäßen Betriebs des Mikrocontrollers (12) durch die Überwachungseinrichtung (26) durch einen ersten Freigabesignalzustand (L) eine Sperrung und bei Feststellung eines ordnungsgemäßen Betriebs des Mikrocontrollers (12) durch die Überwachungseinrichtung (26) durch einen zweiten Freigabesignalzustand (H) eine Freigabe der Aktivierung der zu steuernden Komponente signalisiert wird, und eine Endstufe (16) zur Aktivierung und Deaktivierung der zu steuernden Komponente basierend auf dem Steuersignal (S) unter Berücksichtigung des Freigabesig- nals (b, c, d) , wobei die Steuereinrichtung ferner umfasst: - eine Modulationseinrichtung (18, 20) zur periodischen Modulation des von der Freigabesteuereinriσhtung (14) bereitgestellten Freigabesignals (b) , und- A release control device (14) for providing a digital release signal (b), by means of which upon detection of improper operation of the microcontroller (12) by the monitoring device (26) by means of a first release signal state (L), blocking and upon detection of correct operation of the Microcontroller (12) is signaled by the monitoring device (26) by a second release signal state (H) that the activation of the component to be controlled is enabled, and an output stage (16) for activating and deactivating the component to be controlled based on the control signal (S) Consideration of the release sign nals (b, c, d), the control device further comprising: - a modulation device (18, 20) for periodically modulating the release signal (b) provided by the release control device (14), and
- eine Auswerteeinrichtung (22) zum Analysieren des zur Endstufe (16) zugeführten Freigabesignals (c) hinsichtlich der periodischen Modulation und zum Versetzen der Endstufe (16) in einen vorbestimmten Fehler- fallzustand bei einem Ausbleiben der periodischen Modulation.- An evaluation device (22) for analyzing the release signal (c) fed to the output stage (16) with regard to the periodic modulation and for setting the output stage (16) into a predetermined fault condition if the periodic modulation fails.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Modulationseinrichtung (18, 20) umfasst:2. Control device according to claim 1, wherein the modulation device (18, 20) comprises:
- einen Pulsgenerator (20) zur Erzeugung einer periodi- sehen Folge von Modulationspulsen, und- A pulse generator (20) for generating a periodic sequence of modulation pulses, and
- eine der Freigabesteuereinrichtung (14) nachgeschaltete Modulationsstufe (18), welcher das Freigabesignal (b) von der Freigabesteuereinrichtung (14) sowie die periodische Folge von Modulationspulsen von dem Pulsgenerator (20) eingegeben wird und welche zumindest bei Vorliegen des zweiten Freigabesignalzustands (H) das Freigabesignal jeweils für die Dauer (tpuls) eines Modulationspulses invertiert, und wobei die Auswerteeinrichtung (22) als der Endstufe (16) vorgeschaltete Auswertestufe ausgebildet ist, welcher das Freigabesignal (c) von der Modulationsstufe (18) eingegeben wird und welche das eingegebene Freigabesignal (c) hinsichtlich des Vorliegens der entsprechend der Modulationspulsfolge invertierten Freigabesignalabschnitte analysiert und bei Vorliegen dieser invertierten Freiga- besignalabschnitte das Freigabesignal (d) an die Endstufe (16) weitergibt und bei Ausbleiben dieser invertierten Freigabesignalabschnitte die Endstufe (16) in den vorbestimmten Fehlerfallzustand versetzt.- a modulation stage (18) connected downstream of the release control device (14), to which the release signal (b) from the release control device (14) and the periodic sequence of modulation pulses from the pulse generator (20) are input and which at least when the second release signal state (H) is present the release signal is inverted for the duration (tpuls) of a modulation pulse, and the evaluation device (22) is designed as an evaluation stage upstream of the output stage (16), which receives the release signal (c) from the modulation stage (18) is entered and which analyzes the input enable signal (c) with regard to the presence of the enable signal sections inverted according to the modulation pulse sequence and, in the presence of these inverted enable signal sections, passes on the enable signal (d) to the output stage (16) and, if these inverted enable signal sections fail to appear, the output stage (16 ) set in the predetermined fault condition.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Freigabesteuereinrichtung (14) in der Überwachungseinrichtung (26) integriert ist.3. Control device according to claim 1 or 2, wherein the release control device (14) is integrated in the monitoring device (26).
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Auswerteeinrichtung (22) in einer die Endstufe (16) enthaltenden Endstufeneinrichtung (24) integriert ist.4. Control device according to claim 1, 2 or 3, wherein the evaluation device (22) is integrated in an output stage device (24) containing the output stage (16).
5. Steuereinrichtung nach Anspruch , wobei die Auswerteeinrichtung (22) eine höhere Spannungsfestigkeit besitzt als die Überwachungseinrichtung (26) und/oder der Mikrocontroller (12) .5. Control device according to claim, wherein the evaluation device (22) has a higher dielectric strength than the monitoring device (26) and / or the microcontroller (12).
6. Steuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Periode (Tpuls) der Modulation derart vorgege- ben wird, dass diese höchstens so groß, bevorzugt kleiner, als eine für die Überwachungseinrichtung (26) der Steuereinrichtung spezifizierte Fehlerreaktionszeit ist.6. Control device according to one of the preceding claims, wherein the period (Tpuls) of the modulation is specified such that it is at most as large, preferably smaller, than an error reaction time specified for the monitoring device (26) of the control device.
7. Steuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Tastverhältnis (tpuls/Tpuls) der Modulation kleiner als 10% ist.7. Control device according to one of the preceding claims, wherein the pulse duty factor (tpuls / Tpuls) of the modulation is less than 10%.
8. Verfahren zur Steuerung des Betriebs von Kraftfahrzeug- komponenten, insbesondere einer Brennkraftmaschine oder eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, mittels einer Steuereinrichtung, welche umfasst:8. Method for controlling the operation of motor vehicle Components, in particular an internal combustion engine or a transmission of a motor vehicle, by means of a control device, which comprises:
- einen Mikrocontroller (12) zur Bereitstellung wenigstens eines Steuersignals (S) zur Steuerung wenigstens einer im Betrieb des Kraftfahrzeugs zu steuernden Komponente,a microcontroller (12) for providing at least one control signal (S) for controlling at least one component to be controlled during operation of the motor vehicle,
- eine Überwachungseinrichtung (26) zur Überwachung des ordnungsgemäßen Betriebs des Mikrocontrollers (12) ,- a monitoring device (26) for monitoring the correct operation of the microcontroller (12),
- eine Freigabesteuereinrichtung (14) zur Bereitstellung eines digitalen Freigabesignals (b) , mittels welchem bei Feststellung eines nicht ordnungsgemäßen Betriebs des Mikrocontrollers (12) durch die Uberwachungseinrichtung (26) durch einen ersten Freigabesignalzu- stand (L) eine Sperrung und bei Feststellung eines ordnungsgemäßen Betriebs des Mikrocontrollers (12) durch die Überwachungseinrichtung durch einen zweiten Freigabesignalzustand (H) eine Freigabe der Aktivierung der zu steuernden Komponente signalisiert wird, und- A release control device (14) for providing a digital release signal (b), by means of which when the microcontroller (12) is found to be operating improperly by the monitoring device (26) by means of a first release signal state (L), it is blocked and when a correct one is determined Operation of the microcontroller (12) is signaled by the monitoring device by a second enable signal state (H) that the activation of the component to be controlled is enabled, and
- eine Endstufe (16) zur Aktivierung und Deaktivierung der zu steuernden Komponente basierend auf dem Steu- ersignal (S) unter Berücksichtigung des Freigabesignals (b, c, d) ,an output stage (16) for activating and deactivating the component to be controlled based on the control signal (S) taking into account the release signal (b, c, d),
wobei das Verfahren umfasst: - periodisches Modulieren des von der FreigabeSteuereinrichtung (14) bereitgestellten Freigabesignals (b),the method comprising: - periodic modulation of the release signal (b) provided by the release control device (14),
- Analysieren des zur Endstufe (16) zugeführten Freigabesignals <c) hinsichtlich der periodischen Modulation, und- Analyzing the release signal <c) fed to the output stage (16) with regard to the periodic modulation, and
- Versetzen der Endstufe (16) in einen vorbestimmten Fehlerfallzustand, falls die periodische Modulation ausbleibt. - Setting the output stage (16) in a predetermined fault condition if the periodic modulation fails.
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