JP4443635B2 - 自動車における電気消費機器の診断 - Google Patents

Description

従来技術
本発明は、バッテリ電圧の評価による電気消費機器の診断に関するものである。
これに関して、ドイツ特許公開第４０２６２３２号から、回転速度センサの診断のために電源電圧を評価することが既知である。この場合、スタート・スイッチを操作したときに、電源電圧すなわちバッテリ電圧の低下およびそれに続く再上昇が制御装置により検出される。このような電圧過程が制御装置により検出された場合、これから、スタート過程が実行されたことが推測される。このとき、モニタリングすべき回転速度センサの出力信号は、クランク軸が回転していることを検出しなければならない。回転速度センサの出力信号が変化しなかった場合、センサの故障または導線切断が存在することが推測される。
ドイツ特許第４４２２１４９号は、たとえばランプの機能が自動車の正常運転において電源電圧の評価により検査可能である方法を開示している。自動車の正常運転において、各々の消費機器のスイッチを投入および／または遮断したとき、電源電圧に他の消費機器の操作により発生される外乱が重ねられる。例として、機関の運転中に規則的に発生する噴射信号および点火信号が挙げられる。外乱を除去するために、ドイツ特許第４４２２１４９号は、運転中の電源電圧のモデル化および／または測定された電源電圧とステップ状の信号との数学的重ね合わせを行っている。これから、車両の運転において発生するような直流電圧成分の独立性および高周波電流に対する小さい感度が結果として得られることになる。
外乱の感度がさらに小さくされかつその評価がさらに簡単にされた、自動車における電気消費機器の検査のための電源電圧の評価を提供することが、本発明の課題である。これにより、全体として評価の信頼性が容易に得られることになる。
この課題は独立請求項の特徴により解決される。本発明の有利な変更態様が従属請求項に記載されている。
本発明の本質は、電源電圧の変化に対する他の消費機器の影響が無視できるときに、種々の電気消費機器を操作することにある。
第１の実施態様において、個々の消費機器は、機関を停止したときの制御装置の後作動において操作され、かつ消費機器の機能性に関する推測は、バッテリ電圧の変化に基づいて行われる。自動車の機関が制御装置により制御される自動車は電気機器を有しており、このような電気機器には、自動車の運転中のみでなく機関の停止すなわち点火スイッチの開放後においても、電圧が供給されなければならない。この場合、通常、この電圧の供給は、機関の停止後なお所定の時間の間だけは保持することが必要である。この時間が、一般に制御装置の後作動と呼ばれる。
制御装置の後作動の間における電気消費機器の投入により、電源電圧の特性に変化が現われ、電源電圧のこの特性の変化は、導線および消費機器の電気特性（抵抗性、容量性および／または誘導性負荷）の関数であり、本発明によりこの特性の変化が診断のために評価される。電圧の代わりに他の電気パラメータ、たとえば電流変化が測定されてもよい。
診断すべき消費機器としては、たとえば、排気ガス戻し弁、タンク通気弁、噴射弁のような弁、または２次空気ポンプ、ファン、点火コイル等のようなその他の装置が考えられる。これらの消費機器は、通常、機関制御装置により操作される。本発明の方法は、原理的にあらゆる消費機器、たとえば（触媒、排気ガス・センサ等のための）電気ヒータおよび照明装置に使用可能である。いずれにしても、消費機器が独立に操作可能であることが有利である。消費機器を投入および遮断したのちに、バッテリ電圧過程がそれぞれ記憶される。このとき、測定信号は、種々の評価方法ないし信号処理アルゴリズムにより処理することができる。この場合、作動していない装置からの典型的な信号および欠陥のある装置からの典型的な信号を区別する必要がある。
機関を停止したときの制御装置の後作動の間に診断を実行することは、機関運転による外乱結合が発生せず、また装置を外乱なしに操作可能である、という利点を有している。要約すると、これにより車両における電気消費機器の簡単かつ確実な診断が得られる。
第２の実施態様においては、機関が作動し、発電機が遮断され、かつその他の消費機器が遮断されているときに、個々の消費機器の操作が行われる。
噴射および点火が遮断されている惰行運転において操作が行われることが有利である。このとき、バッテリ電圧過程は、発電機および噴射段および／または点火段との外乱結合により影響を受けることがない。
以下に本発明の実施態様を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施態様を実行するのに適した装置の原理構成を示す。
図２は、図１の構成において、スイッチ２を開閉したときに発生するような電圧線図を示す。
図３は、本発明による方法の第１の実施態様の流れ図を示す。
図４は、本発明の第２の実施態様を実行するのに適した装置の原理構成を示す。
図５は、本発明による方法の第２の実施態様の流れ図を示す。
図１の符号１は電気消費機器を示し、電気消費機器は、スイッチ２が閉じられているときに車載のバッテリ３と結合されている。電気消費機器１、スイッチ２およびバッテリ３からなる電気回路にかかる電源電圧は、電圧計４により測定され、かつ評価のために制御装置５に供給される。制御装置５はスイッチ２を制御する。評価の結果の関数として、制御装置５によりエラー・ランプ６を作動させることができる。
電気消費機器の投入により、図２に示すような電源内に典型的な電圧変化が形成される。電圧過程は、導線および電気消費機器の電気特性により特徴づけられる。図２に示す電圧過程は、１２Ｖの電源電圧、２０ｍΩの電源の内部抵抗、５８ｍΩのオーム性導線抵抗、６０Ωの誘導性導線抵抗において、ならびに２Ωの抵抗を有する強電流オーム形の消費機器から２４Ωの抵抗の弱電流消費機器への切換において与えられる。前記の導線抵抗は自動車電源における長い導線を表わす。これは、５ｍの長さおよび１．５ｍｍ²の断面積を有する導線に対応する。
図３の流れ図は、本発明による方法の過程を示している。
ステップ３．１における機関の停止後、ステップ３．２において、制御装置５それ自体を除くすべての電気消費機器が遮断される。制御装置の後作動の間に、熱線形の空気質量流量計の自由燃焼のような機能が発生した場合、その機能の終了まで待機する。ステップ３．３は、電気消費機器が正常運転における用途から切り離されて、診断の目的のために個々の電気消費機器を投入および遮断する。たとえば、噴射弁、点火コイル、排気ガス戻し弁、たとえば排気ガス・センサ用の電気ヒータまたは照明装置が短時間操作される。
図２から明らかなように、電圧変化が十分に大きいので、たとえば簡単な基準値比較またはしきい値比較により電圧変化を検出することができる。図示の例に対しては、たとえば、投入に対して約８Ｖのしきい値および遮断に対して５０Ｖのしきい値が適している。たとえば、投入したときに８Ｖの基準しきい値に到達しなかった場合、高い確率で電気故障、たとえば導線の切断が存在する。ステップ３．４において、投入または遮断過程における電圧値の測定が行われる。この場合、たとえば電圧変化の時間線図を表わす、ピーク値または複数の測定値もまた測定してもよい。ステップ３．５は、測定値と所定の基準値との比較のために使用される。基準値として、測定ピーク値との比較のための簡単なしきい値または記憶されている基準曲線が使用される。曲線の場合、たとえば時間的に連続して測定されたｎ個の測定値から、ｎ次元基準ベクトルに対応するｎ次元ベクトルが計算される。差ベクトルの長さすなわち両方のベクトルの間隔は、機能性を有する電気消費機器においては同様にしきい値を超えていなければならない。
ステップ３．５におけるしきい値比較の関数として、ステップ３．６において、エラー情報の指示および／または記憶が行われる。指示のためにエラー・ランプ６が使用される。制御装置５における記憶は、診断結果の統計記録を可能にする。したがって、同じエラーが複数回発生したときにはじめてエラー・ランプを点灯し、エラーが複数回現れなかったときに再びエラー・ランプを消すことが有効である。
本発明の第２の実施態様として示した図４の装置は、他の構成要素７ないし１６の図示により、図１の装置とは異なっている。符号７は励磁誘導８を有する発電機を表わしている。発電機は電源から切り離すことができる。図４において、これがスイッチ９により可能とされ、スイッチ９は、制御装置５から操作することができる。スイッチ９は、内燃機関１０の惰行運転状態の検出手段１１が惰行運転を信号で知らせたときに、開かれる。惰行運転は、たとえば下り坂道において、内燃機関が車輪により駆動されるときに存在する。惰行運転は、たとえば機関の出力設定要素の位置がそれに対する所定の下限値を下回ったことにより検出することができる。スイッチ９のほかにスイッチ１６が開かれ、スイッチ１６は点火段および／または噴射段１４および１５を電源から切り離す。この切離しは、惰行運転において点火装置１２および燃料噴射装置１３を非作動とし、かつこれらの構成要素の電源電圧への外乱結合を防止する。
図４ｂは、発電機７と内燃機関１０との間の機械式または電気式の結合１７を用いた、発電機の電源電圧への外乱結合を防止する他の方法を示す。この実施態様においては、惰行運転において結合１７を開くことにより、機械式伝動結合を遮断することができ、これにより発電機は駆動されない。したがって、伝動結合の遮断は、励磁誘導の電流供給装置経路内のスイッチ９を開く場合の代替態様を示す。
図５の流れ図は、図４の装置を用いた本発明による方法の実施態様の経過を示す。ステップ５．１において、惰行運転状態が存在するか否かが検査される。肯定の結果が得られた場合、ステップ５．２において、機械的切離しまたは発電機の励磁回路内のスイッチ９の開放による発電機の遮断、ならびに電気消費機器とくに噴射段および点火段の遮断が行われる。
ステップ５．２の後に、上記のステップ３．３ないし３．６が続く。言い換えると、その後に、検査すべき個々の電気消費機器の投入、電圧値および／または電流値の測定、測定値と基準値との比較、ならびに比較結果の関数としてのエラーの指示および／または記憶が続く。

Claims (12)

1. 車載の電気回路と、自動車の正常運転中に割り当てられた機能を実行する電気消費機器に接続された制御手段とを有する自動車における電気消費機器の検査装置において、
   前記車載の電気回路の電気量を検出する手段と、
   前記割り当てられた機能から前記電気消費機器を切り離し、前記電気消費機器が前記割り当てられた機能から切り離されている間に、自動車の機関停止後に、前記電気消費機器を作動開始する前記制御手段と、
   前記電気消費機器の作動開始に対する応答として、前記電気量を評価する手段と、
   を備えたことを特徴とする自動車における電気消費機器の検査装置。
2. 前記自動車が、発電機を備えたことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 車載の電気回路と、自動車の正常運転中に割り当てられた機能を実行する電気消費機器に接続された制御装置とを有する自動車における電気消費機器の検査方法において、
   前記割り当てられた機能から前記電気消費機器を切り離すステップと、
   自動車の機関停止後に、前記制御装置により、前記電気消費機器の動作状態における変化を開始させるステップと、
   前記車載電気回路の電気量を検出するステップと、
   前記変化の開始に応答して、前記電気量の変化を評価するステップと、
   を含むことを特徴とする自動車における電気消費機器の検査方法。
4. 追加の消費機器に適用される前記検査方法であって、前記追加の消費機器は、前記制御装置によって作動されない他の消費機器によって操作可能であることを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
5. 前記自動車が内燃機関と該内燃機関によって駆動される発電機とを備え、前記内燃機関の点火機能または前記内燃機関の噴射機能と、前記内燃機関によって駆動される前記発電機との少なくともいずれかを遮断するステップを更に含むことを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
6. 前記電気消費機器は、前記自動車の正常運転中に前記制御装置により正常に制御されることを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
7. 複数の消費機器を検査するために適用される前記検査方法であって、前記複数の消費機器が、排気ガス戻し弁、タンク通気弁、噴射弁、２次空気ポンプ、ファン、点火コイル、触媒または排ガスセンサの電気ヒーターを含むことを特徴とする請求項６に記載の検査方法。
8. 前記電気量によって検出されたエラーが、表示されるか記憶されるかの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
9. 前記電気量は、前記電気消費機器が投入され且つ遮断されるときに記録される電圧または電流であり、所定の基準値と比較されることを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
10. 前記電圧の変化の時間線図を示すピーク値または複数の測定値が、検出されかつ基準しきい値または基準曲線と比較されることを特徴とする請求項９に記載の検査方法。
11. 検出された値が、評価手段または信号処理アルゴリズムにより更に処理されることを特徴とする請求項１０に記載の検査方法。
12. 時間の関数として連続的に検出されたｎ個の測定値から、ｎ次元基準ベクトルに対応するｎ次元ベクトルが計算され、その差ベクトルの長さがしきい値と比較されることを特徴とする請求項１１に記載の検査方法。

Images