DE3423404C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Selbstüberwachungssystem zur Prüfung von Bauteilen und/oder Elementen eines digitalen Steuersystems für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Selbstüber­ wachungssystem, das eine Prüfoperation für das Digital­ steuersystem bei Kaltstart durchführt und das unempfindlich gegen kurzzeitiges Abfallen in der Batteriespannung während des Motoranlassens ist.

In jüngster Zeit sind verschiedene digitale Steuersysteme in Kraftfahrzeugen zum Steuern verschiedener Kraftfahrzeug­ einheiten wie Motoren, automatischen Getrieben, Brems­ systemen und Klimaanlagen verwendet worden. Gewöhnlich besitzen derartige digitale Steuersysteme eine Selbstüber­ wachung, die Fehler in der Steueroperation aufgrund des Ausfalls einer oder mehrerer Einheiten und/oder Elemente wie Sensoren, Betätigungsgliedern und/oder Anzeigen fest­ stellt und darauf aufmerksam macht. Einige der Selbst­ überwachungssysteme arbeiten unter Ansprechen auf ein anfängliches Rückstellen oder Initialisieren des Digital­ steuersystems, um die Prüf- oder Testoperation nach Initiali­ sierung unter Ansprechen auf das Starten der Leistungsquelle, das heißt, während eines sogenannten "Kaltstarts" durch­ zuführen.

Bekanntlich ist eine erhebliche Leistung erforderlich, um den Anlasser einer Verbrennungskraftmaschine zum starten des Motors anzutreiben. Dieser Motorstartvorgang ist immer eine große Belastung für die Fahrzeugbatterie und führt zu einem Batteriespannungsabfall. Es ist deshalb möglich, daß die Batteriespannung kurzzeitig unterhalb einen erlaubten Bereich fällt. Die Batteriespannung kann durch Rückladen mit elektrischer Energie von einem dem Motor zugeordneten Generator wieder auf Normalwert gebracht werden. Eine kurze Zeitperiode ist erforderlich, damit sich die Batterie­ spannung auf ihren Normalpegel erholt. Wenn das Selbst­ überwachungssystem während dieser Periode der Batterie­ spannungserholung erregt ist, könnte sie feststellen, daß die Batterie nicht mehr in Ordnung ist. Wenn außerdem Sensoren, Betätigungsglieder und Anzeigen mittels Prüfbelastungen geprüft werden, kann es sein, daß unzu­ reichende Prüflasten an die Sensoren, Betätigungsglieder und Anzeigen angelegt werden. Einige der zu prüfenden Elemente können dabei auf die Prüflasten nicht voll ansprechen und werden so als nicht in Ordnung befunden. Somit wird trotz einem normalen Arbeiten der Batterie und/oder Elemente eine Fehlfunktion angezeigt.

Wenn Selbstüberwachungen nach Ablauf einer Periode durch­ geführt werden können, die erforderlich ist für die Erholung der Batteriespannung, dann wird die Möglichkeit einer fehlerhaften Prüfung minimiert oder vermieden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Selbstüberwachungssystem für ein Kraftfahrzeug-Digital­ steuersystem anzugeben, das den Einfluß eines zeit­ weiligen Abfalls in der Batteriespannung während des Motoranlassens vermeidet.

Spezieller ausgedrückt, soll ein Selbstüberwachungssystem in einem digitalen Steuersystem für ein Kraftfahrzeug angegeben werden, das Selbstüberwachungsvorgänge nach Ablauf einer vorbestimmten Periode durchführt, die lang genug für eine Erholung der Batteriespannung ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Selbst­ überwachungssystem gelöst, das eine Verzögerungsschaltung aufweist, die auf das Ende des Motorstartens anspricht, um eine vorbestimmte Zeitverzögerung zu erzwingen, die lang genug ist, daß die Batteriespannung auf Normalpegel zurückkehrt. Die Verzögerungsschaltung gibt einen Befehl zur Durchführung von Selbstüberwachungsvorgängen in dem digitalen Steuersystem nach einer vorbestimmten Zeit­ periode ab. Das Selbstüberwachungssystem in dem digitalen Steuersystem spricht auf den Befehl von der Verzögerungs­ schaltung an, um die Batteriespannung zu prüfen und Prüf­ lasten mit ausreichenden Werten anzulegen, um die Betäti­ gung der zu prüfenden Elemente etwa Sensoren, Betätigungs­ glieder und/oder Anzeigen zu simulieren.

Durch Vorsehen einer Verzögerungszeit wird der Einfluß von zeitweiligem Abfall in der Batteriespannung während des Motorstartens aufgrund der Überlasung erfolgreich vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des bevorzugten Ausführungs­ beispiels eines Selbstüberwachungssystems eines digitalen Steuersystems gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Elemente des Selbstüberwachungssystems des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 besitzt das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Selbstüberwachungssystems für ein digitales Steuer­ system einen Mikroprozessor 10. Dieser enthält ein Selbst­ überwachungsprogramm, das die Funktion von Betätigungs­ gliedern 12 und Überwachungs- oder Indikatorlampen 14 durch Anlegen von Prüflasten prüft. Der Mikroprozessor 10 ist mit den Betätigungsgliedern 12 über einen Ausgang P₁ und einen Schalttransistor 16 verbunden und ist an die Überwachungslampe 14 über einen Ausgang P₂ und einen Schalttransistor 18 angeschlossen.

Anderseits steht der Mikroprozessor 10 mit einer Fahr­ zeugbatterie 20 über einen Leistungsregler 22 in Verbindung.

Eine Zündschalteranordnung 24 liegt zwischen der Batterie 20 und dem Leistungsregler 22 und dient als Systemhaupt­ schalter. Obwohl das gezeigte Ausführungsbeispiel sich mit einem digitalen Steuersystem befaßt, das unter Ansprechen auf die Betätigung der Zündschalteranordnung arbeitet und sein Arbeiten während des Motorantriebszustandes fortsetzt, wäre es auch möglich, einen Systemhauptschalter vorzusehen, der das Steuersystem unabhängig von derMotor­ betrieb betätigt.

Das vom Mikroprozessor 12 durchzuführende Selbstüber­ wachungsprogramm ist derart ausgelegt, daß es eine Anfangsprüfung des Steuersystems während des "Kaltstarts" des Mikroprozessors durchführt.

Das Selbstüberwachungssystem ist auch in nachstehend angegebenen, älteren Patentanmeldungen des Erfinders beschrieben:

Patentanmeldung EP 0126 402 A2Fehlerüberwachungssystem für ein digitales Steuersystem
für ein Kraftfahrzeug Patentanmeldung EP 0125 660 A2Anti-Rutschbremssteuersystem mit einem Fehlersicherungs­ system, das auf einen anormalen Zustand
der Leistungsversorgung anspricht Patentanmeldung EP 0125 682 A2Digitales Steuersystem mit einer Fehlerüberwachung,
die beim Starten des Systembetriebs arbeitet

Während des Kaltstarts des Steuersystems wird das System initialisiert durch Ansprechen auf das Anschalten der Stromversorgung. Um ein sich anfänglich selbst rücksetzendes Steuersystem zu erzeugen, wird dem Mikroprozessor 10 ein Signal von einem Rückstellsignalgenerator 26 zugeführt. Der Rückstellsignalgenerator 26 besitzt eine Verzögerungsschaltung 28, die eine vorbestimmte Zeit­ verzögerung bewirkt, bevor ein Rückstellsignal zur Aktivierung des Mikroprozessors abgegeben wird, damit dieser die Anfangsrückstellung oder Initialisierung durchführt. Der Leistungsregler 22 ist mit der Fahrzeugbatterie 20 über eine IGN-Klemme der Zündschalteranordnung 24 verbunden.

Bekanntlich besitzt die Zündschalteranordnung 24 die IGN- Klemme, um elektrische Leistung für das Zündsystem des Motors zuzuführen sowie eine ACC-Klemme, über die Leistung den elektrischen Einheiten des Fahrzeugs zugeleitet wird und eine START-KLEMME, über die der Anlasser mit der Batterie zum Starten des Motors verbunden wird.

Die Verzögerungsschaltung 28 des Rückstellsignalgenerators umfaßt einen Widerstand R 10 und einen Kondensator C 10, die eine Integratorschaltung bilden, sowie einen Differenz­ verstärker 34, der die Geregelte Spannung V _c über einen Spannungsteiler 36 mit Teilerwiderständen R 11 und R 12 an seinem negativen Eingang (-) empfängt. Der positive Eingang (+) des Differenzverstärkers 34 ist mit der Integratorschaltung verbunden und empfängt ein Eingangs­ signal, das mit einer Geschwindigkeit ansteigt, die durch die zeitkonstante Integratorschaltung bestimmt wird. Der Differenzverstärker 34 gibt das Rückstellsignal an den Rückstelleingang des Mikroprozessors 10 mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung, die durch Wahl des Wider­ standswertes der Widerstände R 11 und R 12 in bezug auf das Eingangssignal von der Integratorschaltung bestimmt wird.

Der Mikroprozessor 10 besitzt auch einen Eingang P 3, der einen Prüfstartbefehl von einer Zeitgabeschaltung empfängt und auf den durch einen Selbstüberwachungsteil des Mikro­ computers zu dessen Aktivierung zugegriffen werden kann. Die Zeitgabeschaltung ist wiederum mit der Batterie 20 über die START-KLEMME der Zündschalteranordnung 24 verbunden. Die Zeitgabeschaltung umfaßt ein CR-Filter 40, eine Schmitt-Trigger-Schaltung 42 und monostabile Kipp­ schaltungen 44 und 46.

Das CR-Filter 40 weist Eingangswiderstände R 1 und R 2, eine Zenerdiode ZD zum Regeln von Schwankungen der Versorgungs­ spannung und zum Absorbieren von Spannungsschwankungen aufgrund eines Prellens an der Start-Klemme und einen Integrator mit Widerstand R 3 und Kondensator C 1 auf. Die Integratorschaltung dient zum Glätten der Versorgungsspannung für den Startermotor oder Anlasser, die sonst schwanken könnte. Das Ausgangssignal des CR-Filters 40 wird an den negativen Eingang eines Differenzverstärkers 42-1 der Schmitt-Trigger-Schaltung 42 angelegt. Der positive Eingang des Differenzverstärkers 42-1 ist mit der geregelten Spannungsquelle über einen Spannungsteiler 42-2 mit Wider­ ständen R 4 und R 5 zum Empfang einer Bezugsspannung verbunden, die durch die Widerstandswerte der Widerstände R 4 und R 5 bestimmt wird. Das Differenzverstärkerausgangs­ signal nimmt somit einen hohen Wert an, wenn die geregelte Spannung V _c nach Schließen der IGN-Klemme anfänglich erzeugt wird, und geht auf seinen niedrigen Wert, wenn das Ausgangssignal des CR-Filters 40 größer als die Bezugsspannung wird. Das Ausgangssignal des Differenz­ verstärkers 42-1 wird zum positiven Eingang rückgekoppelt, um die Bezugsspannung zu verringern und eine Hysterese zu bewirken.

Das Ausgangssignal der Schmitt-Trigger-Schaltung 42 wird an den Eingang A der monostabilen Kippschaltung 44 angelegt, der eine Zeitkonstantenschaltung 44-1 mit einem Kondensator C 8 und einem Widerstand R 8 zugeordnet ist, deren Werte eine Zeitkonstante T 1 definieren. Die monostabile Kippschaltung 44 spricht auf den Wechsel des Differenz­ verstärkerausgangssignals vom niedrigen zum hohen Wert an und gibt ein Hochpegelsignal für eine Zeitperiode entsprechend der Zeitkonstanten T 1 über den Ausgang Q ab, die durch die Zeitkonstantenschaltung 44-1 bestimmt ist. Die monostabile Kippstufe 44 legt ein Hochpegelausgangs­ signal für die Zeit T 1 an den Eingang B der monostabilen Kippstufe 46, der eine Zeitkonstantenschaltung 46-1 zugeordnet ist, die eine Zeitkonstante T 2 der monostabilen Kippschaltung 46 definiert. Die monostabile Kippschaltung 46 spricht auf die Hinterflanke des Hochpegelausgangssignals der monostabilen Kippschaltung 44 an und gibt ein Niedrig­ pegelsignal für eine Zeitperiode ab, die durch die Zeit­ konstantenschaltung 46-1 bestimmt wird.

Der Mikroprozessor empfängt das Ausgangssignal der mono­ stabilen Kippstufe 46 als ein Triggersignal und führt eine Selbstüberwachungs- oder Prüfungsfunktion durch, wenn sich der Eingangspegel von niedrig auf hoch ändert. Der Selbstüberwachungsvorgang des Mikroprozessors 10 umfaßt ein Anlegen von Prüflasten an die Betätigungsglieder 12 und die Überwachungslampen 14, um deren richtige Funktion zu gewährleisten.

Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeits­ weise des bevorzugten Ausführungsbeispiels des Selbst­ überwachungssystems.

Zum Zeitpunkt t₁ wird die Zündschalteranordnung 24 zum Schließen der IGN-Klemme betätigt. Da der Leistungsregler 22 mit der Batterie 20 über die IGN-Klemme verbunden ist, beginnt der Leistungsregler 22 geregelte Spannung an das Digitalsteuersystem anzulegen.

Nach der über den Rückstellsignalgenerator 26 verursachten Verzögerungszeit beispielsweise von 0,2 s legt der Rückstell­ signalgenerator ein Hochpegelrückstellsignal an den Rück­ stelleingangs des Mikroprozessors 10 zur Trigger­ initialisierung. Gleichzeitig empfängt die Schmitt-Trigger- Schaltung 42 die geregelte Spannung Vc und legt ein Hoch­ pegelausgangssignal an den Eingang A der monostabilen Kippschaltung 44.

Zum Zeitpunkt t₂ wird die Startklemme geschlossen und der Startermotor oder Anlasser betätigt. Da die negative Eingangsklemme des Differenzverstärkers 42-1 der Schmitt- Trigger-Schaltung 42 über die Startklemme und das CR-Filter 40 mit der Batterie verbunden wird, erhöht sich ihr Eingangs­ pegel auf einen Wert, der über der an dem positiven Eingang des Differenzverstärkers 42-1 angelegten Bezugsspannung liegt. Somit nimmt kurz nach dem Zeitpunkt t₂ der Ausgangspegel der Schmitt-Trigger-Schaltung 42 einen niedrigen Wert an. Nach Beendigung des Motoranlassens und folgendem Öffnen der START-KLEMME fällt der Eingangspegel am negativen Eingang des Differenzverstärkers 42-1 unter die Bezugsspannung zum Zeitpunkt t₃. Somit geht der Ausgangspegel der Schmitt- Trigger-Schaltung 42 vom niedrigen auf den hohen Wert.

Die monostabile Kippschaltung 44 spricht auf den Wechsel des Eingangssignals vom niedrigen zum hohen Pegel an und gibt ein Hochpegelsignal für die Dauer T₁ ab. Nach Verstreichen dieser Periode T₁ wechselt das Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung 44 vom hohen zum niedrigen Wert. Die monostabile Kippschaltung 46 spricht auf die Rückflanke des Hochpegelausgangssignals der monostabilen Kippschaltung 44 an und das Ausgangssignal wechselt vom hohen zum niedrigen Wert und bleibt auf diesem Wert für eine Periode T₂.

Da der Mikroprozessor auf den Wechsel im Eingangspegel von dem niedrigen zum hohen Wert anspricht, um die Durch­ führung von Selbstüberwachungsvorgängen zu ermöglichen, findet die Selbstüberwachung nach Ablauf der Periode T₂, das heißt, zum Zeitpunkt t3 + T₁ + T₂ statt.

Da zum Erregen des Startermotors oder Anlassers eine verhältnismäßig hohe Leistung erforderlich ist, so fällt die Batteriespannung, wie aus Fig. 2 ersichtlich, um einen erheblichen Wert während des Motoranlassens ab. Nach Beendigung des Motoranlassens erholt sich die Batterie­ spannung allmählich. Da Selbstüberwachungsvorgänge, wie das Anlegen von Prüfbelastungen an Betätigungsglieder und Anzeigelampen gemäß der Erfindung nach einer vorge­ gebenen Zeitverzögerung durchgeführt werden, wird sich die Batteriespannung auf Normalpegel erholt haben, um zu gewährleisten, daß ausreichend hohe Prüfbelastungen an die Betätigungsglieder und Anzeigelampen gelegt werden. Somit kann eine fehlerhafte Prüfung aufgrund an die Betätigungs­ glieder und Anzeigelampen während des Überwachungsprozesses angelegter ungenügender Leistung zufriedenstellend vermie­ den werden.

Claims (8)

1. Selbstüberwachungssystem für ein digitales Steuersystem für ein Kraftfahrzeug zum Prüfen von durch das System zu steuernden Elementen mit einer zwischen dem Steuersystem und einer Fahrzeugbatterie angeordneten Zündschalteranordnung, die in einer erster Schalterposition Batteriespannung an das Steuer­ system anlegt, und mit einer Vorrichtung zum Anlegen von Prüf­ belastungen an die Elemente, um diese zu testen, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (26, 40, 42, 44, 46) zum Aktivieren der Prüfbelastungsanlegevorrichtungen (10) mit einer gegebenen Verzögerungsperiode nach Umschalten der Zündschalter­ anordnung (24) von einer vorbestimmten zweiten Schalterposition in die erste Schalterposition.

2. Selbstüberwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das in der ersten Schalterposition die Batterie Spannung an ein Zündsystem eines Kraftfahrzeug­ motors anlegt.

3. Selbstüberwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Schalter­ position die Batterie Spannung an einen Startermotor zum Anlassen des Motors anlegt.

4. Selbstüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebene Verzögerungsperiode derart lang bemessen ist, daß die Batterie­ spannung nach dem Startermotorbetrieb zu ihrem normalen unbelasteten Pegel zurückkeren kann.

5. Selbstüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Verzögerungs­ zeitgeber, der auf die Beendigung des Startermotorbetriebs anspricht, um die gegebene Zeitverzögerung zu messen.

6. Selbstüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch
eine Zündschalteranordnung (24), die mit der Batterie (20) verbunden ist und in eine Mehrzahl von Schalterpositionen einstellbar ist, einschließlich einer ersten Position, in der Batteriespannung dem Zündsystem (24) zugeführt wird, und einer zweiten Position, in der Batteriespannung einem Startermotor zugeführt wird, wobei die Zündschalter­ anordnung (24) dem Steuersystem zugeordnet ist, um Batteriespannung an das Letztere zu legen, wenn die Zündschalteranordnung in einer vorgewählten Schalterposition ist,
Vorrichtungen (10) zum Anlegen von Prüfbelastungen an die Hilfselemente (12, 14) und
Vorrichtungen zum Aktivieren der zweiten Vorrichtung eine vorbestimmte Zeitperiode nach dem Ende des Starter­ motorbetriebs.

7. Selbstüberwachungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeit­ periode länger ist als die Zeitperiode, die erforderlich ist, daß die Batteriespannung nach Betrieb des Starter­ motors auf ihren normalen unbelasteten Pegel zurückkehrt.

8. Selbstüberwachungssystem nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine zwischen der Zündschalteranordnung und den Aktivierungsvorrichtungen angeordnete Vorrichtung zum Anlegen geregelter Batterie­ spannung in die Aktivierungsvorrichtungen.