DE10036935A1

DE10036935A1 - Verfahren zum Überwachen der Funktion eines Sensors, der zueinander inverse Ausgangssignale liefert, in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10036935A1
Application number: DE2000136935
Authority: DE
Inventors: Andreas Hof; Thomas Maier; Thomas Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2002-02-07

Abstract

Die Summe der Amplituden der Ausgangssignale eines Sensors, der zueinander inverse Ausgangssignale liefert, wird mit einem Amplitudenbereich um die Summe der Amplituden der im vorhergehenden Messzyklus ermittelten Ausgangssignale verglichen. Wenn die Summe der Amplituden der Ausgangssignale außerhalb dieses Amplitudenbereichs liegt, wird eine Fehlfunktion des Sensors diagnostiziert und der Sensor für eine vorgegebene Zeitdauer deaktiviert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Funk tion eines Sensors, der zueinander inverse Ausgangssignale liefert, in einem Kraftfahrzeug.

Die wachsende Abhängigkeit grundlegender Funktionen in Kraft fahrzeugen von elektronischen Steuersystemen stellt höchste Anforderungen an deren Zuverlässigkeit und macht Notlaufpro gramme für einen möglichen Fehlerfall erforderlich. Deshalb gehört bei modernen mikroprozessorgesteuerten Systemen die Eigendiagnose zur Grundausstattung. Aufgabe der Eigendiagnose derartiger Steuersysteme ist es, Fehler zu erkennen und dia gnostisch auszuwerten, gefährdete Komponenten durch geeignete Notlaufprogramme zu schützen sowie eventuell Ersatzgrößen für einen Notlauf bereitzustellen und eine Fehlermeldung an den Fahrer zu übermitteln.

Bei Sensoren ist es üblich, aus den Sensorsignalen in einer Auswerteschaltung Referenzwerte - z. B. dem Sensorsignal pro portionale Spannungs- oder Stromwerte - zu bestimmen und die se mit Hilfe von Grenzwerten auf Plausibilität zu prüfen. Je nach Art des Sensors wird bei Über- oder Unterschreiten des Grenzwerts über mehrere Auswertezyklen hinweg eine Fehlfunk tion des Sensors diagnostiziert.

In der Automobiltechnik werden zum Bestimmen der Kupplungspo sition, der Wählhebelposition oder der Gangposition zunehmend Sensoren eingesetzt, die zueinander inverse Ausgangssignale liefern. Hierzu zählen beispielsweise PLCD's (permanentmagne tic linear contactless displacementsensor). PLCD's basieren auf einer Spulenanordnung, und enthalten häufig eine integ rierte elektronische Auswerteschaltung, z. B. in Form eines ASIC-Bausteins, die auf Basis der Lage von Gebermagneten re lativ zur Spulenanordnung analoge Ausgangssignale, vorzugs weise Spannungssignale, erzeugt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem Fehlfunktionen eines Sensors, der zueinander inverse Ausgangssignale liefert, in einem Kraftfahrzeug sicher er kannt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Bei Sensoren mit zwei zueinander inversen Ausgangssignalen ist die Summe der Amplituden der Ausgangssignale nahezu kon stant. Durch Auswertung dieser Amplitudensumme können auch Spannungskurzschlüsse erkannt werden, die im Signalbereich liegen. Der detektierbare Bereich kann weiter verbessert wer den, wenn eine Fehlfunktion des Sensors abhängig vom Gradien ten der Amplitudensumme diagnostiziert wird. Im Normalfall wird die Amplitudensumme nahezu konstant bleiben. Nur im Feh lerfall wird ein deutliche Veränderung auftreten. Da die Sum menspannung von den dynamischen Änderungen der einzelnen Sen sorsignale unabhängig ist können die Grenzwerte für die Gra dientenüberwachung sehr eng gefasst werden. Damit kann der nichtdetektierbare Bereich deutlich reduziert werden.

Besondere Vorteile bietet das erfindungsgemäße Verfahren bei Sensoren deren Ausgangssignale sehr geringe Amplituden auf weisen. Auch Kurzschlüsse können detektiert werden, die auf grund ihres Spannungsoffsets im Bereich des Nutzsignals lie gen. Da die Spannungsoffsets von Kurzschlüssen meistens nicht konstant sind - z. B. durch Schaltvorgänge im Fahrzeug, da sich ändernde Ströme über die Fahrzeugmasse einen sich stän dig ändernden Masseversatz bewirken, kann über eine Gradien tenauswertung der Amplitudensumme dieser sich ändernde Masse versatz detektiert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht eines Positionserkennungssensors mit einem PLCD

Fig. 2 Kennlinien der Ausgangssignale eines PLCD

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild eines PLCD zur Positionsbe stimmung

Fig. 4 ein Flussdiagramm des Erfindungsgemäßen Verfahrens zur Funktionsüberwachung.

Permanentmagnetic Linear Contactless Displacementsensors (PLCD) 1 basieren auf einer Spulenanordnung 2, die zusammen mit einer integrierten elektronischen Auswerteschaltung 3, z. B. in Form eines ASIC-Bausteins, in einem Sensorgehäuse 4 un tergebracht sind (Fig. 1). Die Spulenanordnung 2 besteht da bei im wesentlichen aus einem weichmagnetischen Kern, der auf seiner gesamten Länge von einer Primärspule L_Prim umwickelt ist und an den Enden je eine weitere, kurze Sekundärspule L_sek1 und L_sek2 trägt. Bekannt sind auch Bauformen von PLCD oh ne integrierte Auswerteschaltung. Die Signalauswertung er folgt dann in einem Steuergerät, wie, z. B. Motorsteuergerät oder Getriebesteuergerät.

Ein an die Spulenanordnung 2 angenäherter Dauermagnet führt zu einer lokalen magnetischen Sättigung des Kerns. Die Posi tion des gesättigten Bereichs kann durch das Spulensystem er mittelt werden. In der Auswerteschaltung 3 wird das Sensor signal in ein lineares vom Ort des Dauermagneten abhängiges Spannungssignal umgeformt.

Als Ausgangssignal eines PLCD ergibt sich neben einem Aus gangsspannungssignal U_A ein dazu inverses Komplementär-Signal U_AK (Fig. 2).

Ein Ersatzschaltbild eines derartigen PLCD ist in Fig. 3 dargestellt.

Anhand des Flussdiagramms von Fig. 4 wird nun das erfin dungsgemäße Verfahren beschrieben, das es erlaubt, eine Fehl funktion eines Sensors, der zwei zueinander inverse Ausgangs signale liefert, mit hoher Wahrscheinlichkeit zu erkennen. Dieses Verfahren wird vorteilhaft in der integrierten Auswer teschaltung abgearbeitet. Weist der Sensor keine derartige integrierte Auswerteschaltung auf, kann das Verfahren ebenso in einem übergeordneten Steuergerät, wie z. B. Motorsteuerge rät oder Getriebesteuergerät abgearbeitet werden.

Die Funktionsüberwachung wird in zwei Phasen durchgeführt. In einer ersten Initialisierungsphase (Schritte S1 und S2) wer den die einzelnen Sekundärspannungen U_Sek1 und U_Sek2 und eine als Summe aus den beiden Sekundärspannungen gebildete Summen spannung auf Plausibilität überprüft. Diese Initialisierungs phase wird dabei nur einmalig nach jedem Hochlauf des Prozes sorsystems und nach dem Erkennen einer Fehlfunktion des Sen sors durchlaufen. In einer zweiten Normalbetriebs-Phase (Schritte S3 und S4) wird der Gradient der Summenspannung zyklisch überprüft.

Nach Einspeisung des Primärstromes wird in einem ersten Schritt S1 der Initialisierungsphase geprüft, ob die Amplitu den der Sekundärspannungen U_Sek1 und U_Sek2 jeweils größer sind als ein vorgegebener Einzelgrenzwert U_EG. Um Scheinfehler zu vermeiden darf dieser Wert im Normalbetrieb über die gesamte Lebensdauer des Sensors nicht unterschritten werden.

In einem zweiten Schritt S2 der Initialisierungsphase wird geprüft, ob die Summenspannung (Summe der beiden Sekundär spannungen U_Sek1 und U_Sek2) größer als ein vorgegebener unterer Summengrenzwert U_USG und kleiner als ein vorgegebener oberer Summengrenzwert U_OSG ist. Auch diese Grenzwerte dürfen vom Sensor im Normalbetrieb über die gesamte Lebensdauer nie un terschritten bzw. überschritten werden.

Die Grenzwerte U_EG, U_USC und U_OSG werden dabei abhängig von ty pischen Spannungswerten festgelegt, die beispielsweise im Rahmen einer Messreihe ermittelt wurden.

Wird in den Schritten S1 und S2 keiner der vorgegebenen Grenzwerte über- bzw. unterschritten, so wird die Funktions überwachung in der Normalbetriebsphase (Schritte S3 und S4) fortgesetzt. Wird dagegen einer der Grenzwerte über- bzw. un terschritten und somit eine Fehlfunktion des Sensors erkannt, wird der Sensor für eine vorgegebene Zeitdauer, z. B. im Be reich von einigen Sekunden, deaktiviert und anschließend wird die Funktionsüberwachung erneut mit Schritt S1 begonnen.

Inder Normalbetriebs-Phase wird in einem schritt S3 geprüft, ob die aktuelle Summenspannung U_Sek1+U_Sek2 innerhalb eines vor gegebenen Spannungsbereichs um eine Referenzspannung U_Ref liegt. Als Startwert für die Referenzspannung U_Ref dient da bei die in der Initialisierungsphase ermittelte Summenspan nung. Liegt die Summenspannung innerhalb des vorgegebenen Spannungsbereichs wird die aktuelle Summenspannung U_Sek1+U_Sek2 in einem schritt S4 als neue Referenzspannung U_Ref abgespei chert. Die Schritte S3 und S4 werden dann zyklisch mit einem vorgegebenen zeitlichen Abstand, z. B. im Bereich von wenigen Millisekunden, wiederholt.

Wird im Schritt S3 erkannt, dass der aktuelle Wert der Sum menspannung außerhalb des vorgegebenen Spannungsbereichs liegt, wird der Sensor für eine vorgegebene Zeitdauer, z. B. im Bereich von einigen Sekunden, abgeschaltet. Anschließend wird die Funktionsüberwachung wieder mit Schritt S1 begonnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde am Beispiel eines PLCD erläutert, der zwei zueinander inverse Ausgangsspannungen liefert. Ebenso ist das erfindungsgemäße Verfahren aber auf jeden Sensor anwendbar, der zueinander inverse Ausgangssigna le liefert. Das Sensorprinzip und die elektrische Größe des Ausgangs signals, z. B. Spannung oder Strom, ist dabei uner heblich.

Claims

1. Verfahren zum Überwachen der Funktion eines Sensors, der zueinander inverse Ausgangssignale liefert, in einem Kraft fahrzeug, bei dem eine Fehlfunktion des Sensors abhängig vom Gradienten der Summe der Amplituden der Ausgangssignale diag nostiziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlfunktion des Sensors diagnostiziert wird, wenn die Summe der Amplituden der Ausgangssignale außerhalb eines vor gegebenen Amplitudenbereichs um die Summe der Amplituden der im vorhergehenden Messzyklus ermittelten Ausgangssignale liegt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Fehlfunktion des Sensors auch abhän gig von der Summe der Amplituden der Ausgangssignale diagnos tiziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Fehlfunktion des Sensors diagnostiziert wird, wenn die Summe der Amplituden der Ausgangssignale einen vorgegebenen Summen grenzwert überschreitet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
die Amplituden der Ausgangssignale des Sensors mit vorge gebenen Einzelgrenzwerten verglichen werden und eine Fehl funktion des Sensors diagnostiziert wird, wenn eine der Signalamplituden den vorgegebenen Grenzwert überschreitet,
die Summe der Amplituden der Ausgangssignale mit einem vorgegebenen unteren Summengrenzwert und einem vorgegebe nen oberen Summengrenzwert verglichen wird und eine Fehl funktion des Sensors diagnostiziert wird, wenn die Summe der Signalamplituden den vorgegebenen unteren Summengrenz wert unterschreitet oder den vorgegebenen oberen Summen grenzwert überschreitet, und
die Summe der Amplituden der Ausgangssignale mit einem Amplitudenbereich um die Summe der Amplituden der im vor hergehenden Messzyklus ermittelten Ausgangssignale vergli chen wird und eine Fehlfunktion des Sensors diagnostiziert wird, wenn die Summe der Amplituden der Ausgangssignale außerhalb dieses Amplitudenbereichs liegt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Diagnose einer Fehlfunktion der Sen sor für eine vorgegebene Zeitdauer deaktiviert wird.