DE4024287A1

DE4024287A1 - Steuergeraet mit einem mikrorechner

Info

Publication number: DE4024287A1
Application number: DE19904024287
Authority: DE
Inventors: Rolf Bechtle
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1992-02-06

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät mit einem Mikrorechner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Steuerung von Einrichtungen eines Kraftfahrzeugs werden zunehmend Steuergeräte eingesetzt, die mit einem Mikrorechner ausgestattet sind. Einrichtungen im Bereich der Karosserie des Kraftfahrzeugs, wie z. B. eine Zentralverriegelungsanlage oder eine Alarmanlage, werden häufig über digitale Ausgänge ein- bzw. ausgeschaltet. Zur Erzielung einer wirksamen Eigenprüfung (Diagnose) des Steuergeräts und der daran angeschlossenen Einrichtungen werden die Ausgänge des Steuergeräts in der Regel auf digitale Eingänge des Mikrorechners zurückgeführt, um prüfen zu können, ob die Ansteuerung der Einrichtung von seiten des Mikrorechners sich auch am Ausgang des Steuergeräts auswirkt.

Gerade im Karosseriebereich ergeben sich jedoch hier eine Vielzahl von digitalen Ausgängen, die dann überwacht werden müssen. Da jedoch die zu steuernden Einrichtungen bzw. die Verfahren zu ihrer Steuerung keine allzu hohe Rechnerleistung erfordern, können bevorzugt einfache Mikrorechnersysteme, beispielsweise auf der Basis eines Ein-Chip-Mikrorechners angewendet werden. Diese weisen jedoch oft nur eine begrenzte Anzahl von Eingängen auf, die mit den für die vom Steuerverfahren benötigten Eingangssignalen beaufschlagt werden müssen. Die Diagnose erfordert dann eine große Anzahl weiterer Eingänge, die oft nicht ohne beträchtlichen Mehraufwand nachgerüstet werden müssen, oder im Falle von einigen Ein-Chip-Mikrorechner-Systemen gar nicht nachrüstbar sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Steuergerät mit einem Mikrorechner zu schaffen, bei dem ohne erheblichen zusätzlichen Mehraufwand eine Eigenprüfung (Diagnose) der digitalen Ausgänge ermöglicht ist.

Die Erfindung ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Vorteile der Erfindung sind in erster Linie darin zu sehen, daß ohne erheblichen zusätzlichen Mehraufwand eine Eigenprüfung mehrerer digitaler Ausgänge des Steuergeräts über lediglich einen einzigen Eingang (Diagnoseeingang) des Mikrorechners oder Steuergeräts durchgeführt werden kann. Eine häufig notwendige Erweiterung des Mikrorechnersystems kann somit entfallen.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Beispielen nachstehend näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts mit einem Mikrorechner zur Steuerung mehrerer Einrichtungen eines Kraftfahrzeugs, bei dem zur Eigenprüfung (Diagnose) der Ausgänge des Steuergeräts diese über Entkopplungsglieder auf einen mit einem digitalen Eingang verbundenen Sternpunkt geführt sind,

Fig. 2 ein Blockschaltbild nach Fig. 1, jedoch in einer weiteren Ausgestaltung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Steuergerät mit einem Mikrorechner 2 zur Steuerung mehrerer Einrichtungen 3 bis 10 des Kraftfahrzeugs gezeigt. Die Steuerung geschieht hierbei in Abhängigkeit von mehreren, beispielsweise digitalen Eingängen DI0 bis DI6.

Die gesteuerten Einrichtungen 3 bis 10 werden hierbei über Leistungstreiber 11 bis 18, die an die Ausgänge DO0 bis DO7 des Mikrorechners 2 angeschlossen sind, angesteuert. Zur Eigenprüfung (Diagnose) werden nun die digitalen Ausgänge DO0 bis DO7 der Steuerung bzw. der Leistungstreiber über separate Entkopplungsglieder 19 bis 26 auf einen ersten Sternpunkt geführt, der mit einem einzigen digitalen Eingang (Diagnoseeingang EDIAG) verbunden ist.

Da die gesteuerten Einrichtungen 3 bis 10 häufig gegen unterschiedliche Potentiale geschaltet werden müssen, sind diese zu zwei Gruppen zusammengefaßt. Eine erste Gruppe von Einrichtungen 3 bis 6 wird hierbei über gegen positive Betriebsspannung schaltende erste Ausgänge DO0 bis DO3 angesteuert, während eine zweite Gruppe von Einrichtungen 7 bis 10 über gegen Masse schaltende Ausgänge DO4 bis DO7 mit Betriebsspannung versorgt werden. In diesem Falle werden die Ansteuersignale für die erste Gruppe von Einrichtungen 3 bis 6 über eine erste Gruppe von Entkopplungsgliedern 19 bis 22 auf einen zweiten Sternpunkt 28 geführt, während die zweite Gruppe von Einrichtungen 7 bis 10 über eine zweite Gruppe von Entkopplungsgliedern 23 bis 26 mit einem dritten Sternpunkt 29 verbunden sind.

Der zweite Sternpunkt 28 ist mit dem ersten Sternpunkt 27 über ein weiteres Entkopplungsglied 30 und der dritte Sternpunkt 29, der über einen Pull-up-Widerstand Rup an positiver Betriebsspannung +U liegt, über einen Inverter 31 und ein Entkopplungsglied 32 auf den ersten Sternpunkt 27 geführt; hierbei ist angenommen, daß der Diagnoseeingang EDIAG auf positive Eingangssignale reagiert. Andernfalls ist der Inverter 14 zwischen dem zweiten Sternpunkt 28 und das Entkopplungsglied 30 einzufügen und der zweite Sternpunkt 28 über einen Pull-down-Widerstand gegen Masse zu legen (nicht gezeigt). Die Entkopplungsglieder 30 und 32 können u. U. auch entfallen.

Als Entkopplungsglieder werden bevorzugt Dioden eingesetzt. Ebenso können jedoch auch Optokoppler oder induktive (Übertrager) oder kapazitive (Kondensatoren) Schaltelemente eingesetzt werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung setzt jedoch voraus, daß die Ausgänge des Steuergeräts alternativ angesteuert werden, da sich sonst eine Überdeckung der Signale am Diagnoseeingang EDIAG ergibt.

Im Falle von sequentiell oder mit geringfügigem zeitlichem Versatz angesteuerten Ausgängen kann auch eine Schaltung entsprechend Fig. 2 eingesetzt werden. Dort sind als Entkopplungsglieder 19 bis 26 Kondensatoren C eingesetzt. Zwischen den über einen Pull-down-Widerstand Rdo gegen Masse geschalteten zweiten Sternpunkt 28 und den ersten Sternpunkt 27 sind parallel geschaltete erste und zweite, nicht retriggerbare, monostabile Multivibratoren 33 und 34 geschaltet. Hierbei ist der erste monostabile Multivibrator 33 von positiven Impulsflanken getriggert, während der zweite monostabile Multivibrator 34 von negativen Impulsflanken getriggert wird.

Mit einer positiven Impulsflanke wird somit der erste monostabile Multivibrator 33 für eine erste Kippzeit T1 gesetzt, so daß er am Ausgang Q einen positiven Impuls der Impulsbreite T1 erzeugt. In gleicher Weise erzeugt der zweite monostabile Multivibrator 34 auf eine negative Impulsflanke einen Impuls der von der Impulsbreite der ersten Kippzeit T1 abweichende Impulsbreite T2 (Kippzeit T2).

Der dritte Sternpunkt 29, der über den Pull-up-Widerstand Rup an positiver Betriebsspannung liegt, ist auf parallel geschaltete, nicht retriggerbare dritte und vierte monostabile Multivibratoren 35 und 36 geschaltet, deren Ausgänge Q am ersten Sternpunkt 27 liegen. Der wiederum von positiven Impulsflanken getriggerte, dritte monostabile Multivibrator 35 weist hierbei die Kippzeit T2 (des zweiten monostabilen Multivibrators 34) auf, während die Kippzeit des von negativen Impulsflanken getriggerten vierten monostabilen Multivibrators 36 wiederum nach der gleichen Kippzeit T1 in seinen Ruhestand zurückkippt wie der erste monostabile Multivibrator 33. Die Ausgänge Q der monostabilen Multivibratoren können selbstverständlich zur gegenseitigen Entkopplung über ein - nicht gezeigtes - ODER-Glied auf den ersten Sternpunkt 27 geführt sein.

Die Funktionsweise der Schaltung erklärt sich wie folgt:
Beim Einschalten einer der Einrichtungen 3 bis 6 bzw. 7 bis 10 wird über die Kondensatoren 19 bis 22 bzw. 23 bis 26 eine positive bzw. negative Impulsflanke am zweiten Sternpunkt 28 bzw. am dritten Sternpunkt 29 erzeugt. Diese positive bzw. negative Impulsflanke setzt den ersten Multivibrator 33 bzw. den vierten Multivibrator 36 für eine Zeit T1, so daß ein Impuls mit einer entsprechenden Impulsbreite am ersten Sternpunkt 28 und damit am Diagnoseeingang EDIAG anliegt. Der Mikrorechner 2, der ja das Einschalten einer bestimmten Einrichtung 3 bis 10 bewirkt hat, stellt aufgrund dieses Impulses fest, daß an einer entsprechenden Ansteuerleitung zu der Einrichtung ein entsprechendes Einschaltsignal anliegen muß.

Ebenso ergibt sich beim Ausschalten einer Einrichtung durch die differenzierende Wirkung der Kondensatoren C eine negative Impulsflanke am zweiten Sternpunkt 28 bzw. eine positive Impulsflanke am dritten Sternpunkt 29, welche den zweiten monostabilen Multivibrator 34 bzw. den dritten monostabilen Multivibrator 35 für eine Verzögerungszeit T2 ansteuern. Am Ausgang Q der Multivibratoren 34 bzw. 35 entsteht daher ein Impuls der kürzeren Impulsbreite T2, die der Mikrorechner 2 als Ausschaltsignal auf der entsprechenden Leitung der ausgeschalteten Einrichtung 3 bis 10 deuten kann.

Das Ausbleiben eines längeren Impulses der Impulsbreite T1 nach Einschalten einer Einrichtung 3 bis 10 deutet somit auf einen Fehler im Steuergerät 1 bzw. dem entsprechenden Leistungstreiber 11 bis 18 hin; entsprechendes gilt für ein Ausbleiben des kürzeren Impulses T2 am Diagnoseeingang EDIAG beim Ausschalten einer Einrichtung 3 bis 10.

Bei dieser Version nach Fig. 2 müssen zwar die Ausgänge nicht mehr alternativ angesteuert werden, es ist jedoch zu einem sicheren Erkennen des erfolgten Schaltsignals wichtig, daß die Ausgänge sequentiell angesteuert werden. Der zeitliche Versatz zwischen den Ansteuerungen muß hierbei selbstverständlich größer als die größere der beiden Impulsbreiten T1, T2 sein.

Ist eine derartige sequentielle oder alternative Ansteuerung der Ausgänge nicht möglich oder nicht erwünscht, so ergibt sich als einfache Lösung das Einsetzen eines Parallel-Seriell-Wandlers als Entkopplungsglied, auf den die Ausgänge der Leistungstreiber 11 bis 18 geführt sind. Dieser nicht gezeigte Parallel-Seriell-Wandler setzt die (parallele) Ausgangssignal-Kombination zu festgesetzten Zeiten, oder immer dann, wenn eine Eingangssignal-Änderung vorliegt, in ein serielles Datenwort um, das dann von einem seriellen Eingang des Mikrorechners erfaßt werden kann. Aus den seriellen Datenwort kann dann wiederum auf die an den Ausgängen des Steuergeräts anliegende parallele Signalkombination geschlossen werden.

Schließlich ist denkbar, an beispielsweise einen noch unbeschalteten analogen Eingang des Mikroechners einen Digital-/Analogwandler anzuschließen, dessen digitale Eingänge mit den Ausgangsleitungen des Steuergeräts verbunden sind (ebenfalls nicht gezeigt), wobei der Digital-Analog-Wandler die (digitale) Signalkombination an den Ausgängen des Steuergeräts in einen analogen Wert umsetzt, der wiederum vom analogen Eingang des Mikrorechners erfaßt wird. Aus dieser analogen Größe, die ein Maß für den digitalen Eingangwert des Digital-Analog-Wandlers und damit der Signalkombination an den Ausgängen des Steuergeräts 1 ist, kann letztendlich wieder auf letztere geschlossen werden.

Claims

1. Steuergerät mit einem Mikrorechner (2) zur Steuerung mehrerer Einrichtungen (3 bis 10) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Einrichtungen (3 bis 10) über digitale Ausgänge (DO0 bis DO7) eingeschaltet oder ausgeschaltet werden und zur Eigenprüfung (Diagnose) des Steuergeräts (1) Signale an den Ausgängen des Steuergeräts (1) auf digitale Eingänge (EDIAG) des Mikrorechners (2) zurückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die sequentiell oder mit geringfügigem zeitlichem Versatz oder alternativ angesteuerten Ausgänge (DO0 bis DO7) des Steuergeräts (1) jeweils über ein Entkopplungsglied (19 bis 26) auf einen mit einem einzigen digitalen Eingang (Diagnoseeingang EDIAG) verbundenen ersten Sternpunkt (27) geführt sind.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegen positive Betriebspannung oder Masse schaltende erste Ausgänge (DO0 bis DO3) und gegen Masse oder negative Betriebsspannung (DO4 bis DO7) schaltende zweite Ausgänge jeweils über separate Entkopplungsglieder (19 bis 22 bzw. 23 bis 26) auf einen zweiten und dritten Sternpunkt (28, 29) geführt sind, wobei entweder der zweite Sternpunkt (28) oder der dritte Sternpunkt (29) über einen Inverter (31) und der dritte oder zweite Sternpunkt (29, 28) direkt über Entkopplungsglieder (30, 32) auf den gemeinsamen ersten und mit dem Diagnoseeingang verbundenen Sternpunkt (27) geführt ist.

3. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungsglieder Dioden sind.

4. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungsglieder Optokoppler sind.

5. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungsglieder induktive Schaltelemente (Übertrager) sind.

6. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungsglieder kapazitive Schaltelemente (Kondensatoren C) sind.

7. Steuergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Sternpunkt (28) ein erster von positiven Impulsflanken getriggerter, nicht retriggerbarer monostabiler Multivibrator (33) mit einer ersten Kippzeit (T1) und ein zweiter von negativen Impulsflanken getriggerter, nicht retriggerbarer monostabiler Multivibrator (34) mit einer zweiten davon abweichenden Kippzeit (T2) sowie dem dritten Sternpunkt (19) ein dritter, von positiven Impulsflanken getriggerter, nicht retriggerbarer monostabiler Multivibrator (35) mit einer der zweiten Kippzeit (T2) entsprechenden Kippzeit und ein vierter, von negativen Impulsflanken getriggerter, nicht retriggerbarer monostabiler Multivibrator (36) mit einer der ersten Kippzeit (T1) entsprechenden Kippzeit jeweils in Parallelschaltung nachgeschaltet ist, deren Ausgänge jeweils mit dem ersten Sternpunkt (27) verschaltet sind.

8. Steuergerät mit einem Mikrorechner zur Steuerung mehrerer Einrichtungen (3 bis 10) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Einrichtungen (3 bis 10) über digitale Ausgänge (DO0 bis DO7) eingeschaltet oder ausgeschaltet werden und zur Eigenprüfung (Diagnose) des Steuergeräts (1) Signale an den Ausgängen (DO0 bis DO7) des Steuergeräts (1) auf digitale Eingänge (EDIAG) des Mikrorechners (2) zurückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgänge (DO0 bis DO7) des Steuergeräts (1) über einen Parallel-Seriell-Wandler auf einen gemeinsamen seriellen Eingang des Mikrorechners geschaltet sind.

9. Steuergerät mit einem Mikrorechner zur Steuerung mehrerer Einrichtungen (3) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Einrichtungen (3) über digitale Ausgänge (DO0 bis DO7) eingeschaltet oder ausgeschaltet werden und zur Eigenprüfung (Diagnose) des Steuergeräts (1) Signale an den Ausgängen (DO0 bis DO7) des Steuergeräts (1) auf digitale Eingänge (EDIAG) des Mikrorechners (2) zurückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgänge (DO0 bis DO7) des Steuergeräts (1) über einen Digital- Analog- Wandler auf einen gemeinsamen analogen Eingang des Mikrorechners (1) geschaltet sind.