CN102782305B - 用于控制电路的发动机控制器以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制尤其机动车中的起动机的电路的发动机控制器。该发动机控制器在此至少包括用于提供第一信号（1）尤其点火信号的第一机构（31）、用于提供用于所述电路的电压（2）的第二机构（30）、用于连接所述电路的第三机构（32）、布置在第二与第三机构之间用于控制所述电路的第一开关（5a）和用于产生第二信号的第四机构（13、14），其中所述第一信号（1）与所述第二信号（1a）共同作用，用于形成虚拟的第二开关以便借助于所述第一开关（5a）来接通或者断开所述电路。

Description

用于控制电路的发动机控制器以及方法

技术领域

本发明涉及一种用于对尤其机动车中的起动机的电路进行控制的发动机控制器。

背景技术

发动机控制器用在汽车技术中并且在那里用于控制发动机组件比如发动机的起动机或者燃料泵。通过输入端和输出端，可以将相应的发动机组件连接到所述发动机控制器上用于对所述发动机组件进行控制。通过所述发动机控制器的第一输入端在此比如加载蓄电池电压，通过第二输入端可以提供信号比如点火信号，所述点火信号而后在所述发动机控制器的内部操纵相应的开关，从而最终可以向所述起动机或者燃料泵通电并且而后通过所述起动机及燃料泵的接通来起动发动机。

所述开关在此一般要么在一侧与所述蓄电池电压的正极相连接并且根据微型控制器的相应的信号来对地切换起动继电器等。这样的开关构造为所谓的高边开关。但是也有相反的情况，对于所述相反的情况来说所谓的低边开关将起动继电器或者燃料泵继电器与所述蓄电池电压的负极连接起来。

为了在运行机动车时能够识别开关电路中的故障比如起动机的对负极或者对地的短路，从DE 196 165 43 C1或者DE 44 02 115 A1中已经公开了相应的具有特殊的线路的装置或者发动机控制器，所述装置或者发动机控制器能够对短路进行故障识别。

除此以外已经知道，为了相对于故障尤其相对于在起动机动车时出现的短路提高安全性，不仅设置了高边开关而且设置了低边开关。作用原理如下。在所述发动机控制器中设置了高边开关，该高边开关一方面与所述蓄电池电压相连接，并且另一方面与所述发动机控制器的第一输出端相连接。所述高边开关的控制在此通过所述发动机控制器的微型控制器来进行。此外，在所述发动机控制器中设置了低边开关，该低边开关与所述发动机控制器的输出端相连接，其中所述输出端接地并且与第二输入端相连接。在所述发动机控制器的第一输出端与第二输入端之间连接了用于所述起动机的继电器，该继电器只有在不仅接通高边开关而且接通低边开关时也就是这二者都导电时才给所述起动机的电路通电。在出现单个的开关的短路时，由此不给所述起动机的开关电路通电，这提高了安全性，因为不受控制地起动的起动机或者燃料泵是不受欢迎的。

有一种趋势，也就是将线缆等的重量降低到最低限度，用于在总体上将机动车的重量保持在尽可能小的程度上。因此，在实际上经常要么使高边开关短路要么使低边开关短路。这节省了重量，因为可以放弃额外的用于将所述继电器连接到所述发动机控制器的第二输入端上的线缆。在所述高边开关短路的情况下，所述起动机的继电器因而直接与所述蓄电池电压相连接，在所述低边开关短路的情况下，所述起动机的继电器直接接地。由此虽然节省线缆和重量，但是由此提高了所述起动机的不受控制的接通的可能性，因为相应地还仅仅一个具有开关的继电器断开或者闭合所述起动机的电路。

发明内容

在权利要求1中所定义的用于对尤其机动车中的起动机的电路进行控制的发动机控制器以及按权利要求10所述的相应的方法具有这样的优点，即相对于通过短路引起的电路的意外的接通情况提高了安全性并且同时进一步减少为此必需的接头的数目，这在总体上在安全性相同时大大减少了成本。同样降低了错误地连接所述电路的可能性，因为还仅仅一个输出端供相应的电路所用。

在从属权利要求中所列举的特征涉及本发明的相关的主题的有利的拓展方案和改进方案。

按照本发明的一种优选的改进方案，所述第一和第二机构包括所述发动机控制器的输入端并且所述第三机构包括所述发动机控制器的输出端。在这种情况下优点是，可以以简单且成本低廉的方式将所述发动机控制器集成在机动车的电路中并且而后可以提供信号。

按照另一种优选的改进方案，在所述第一开关与所述发动机控制器的输出端之间布置了至少一个第三机构，用于控制尤其用于燃料泵的第二电路。在这种情况下优点是，不仅一条电路尤其用于起动机的电路可以通过所述发动机控制器来切换，而且在不依赖于此的情况下也可以切换其它的比如用于燃料泵、监控用的传感器、点火线圈等的电路。由此将必要的发动机控制器的数目降低到最小值。同样的情况适用于用于控制电路的线缆等的数目。同样简化所述发动机控制器的保养或者更换，因为在出现损坏或者功能故障时可以容易地更换整个发动机控制器。

按照另一种优选的改进方案，所述发动机控制器包括用于至少对所述第三开关进行控制的装置尤其微型控制器。在这种情况下优点是，所述装置不仅可以用于控制所述第三开关，而且所述装置同样可以用于监控连接到所述发动机控制器上的电路。

按照另一种优选的改进方案，所述发动机控制器包括至少一个用于识别故障的装置。在这种情况下优点是，不仅可以识别所述发动机控制器内部的故障，而且比如对于起电器、对于传感器等来说也可以识别连接到所述发动机控制器的输出端上的电路中的故障。所述用于识别故障的装置首先探测到这些故障，并且倘使不能区别不同的故障，则借助于进一步的测试比如通过不同的电路的断开和闭合并且/或者通过在一个较小的时间段之内不同的电压的加载来检查，具体存在着哪些故障。而后将这些故障保存在故障存储器中，从而而后比如可以通过外部的诊断工具的连接来读出这些故障。同样可以这样安排，即所记录的故障在显示装置上为机动车的驾驶员显示出来，以便该驾驶员可以寻找维修点并且可以让其消除故障。

按照另一种优选的改进方案，所述至少一个用于识别故障的装置包括至少一个模数转换器。在这种情况下优点是，可以以简单的方式来截取有待监控的开关或者电路的相应的状态。而后通过相应的公差阈值的预先规定，所述装置可以借助于所述模数转换器比如利用在其上面运行的软件来对不同的模拟的电平进行分析并且探测且记录有待监控的电路的相应的状态。

按照另一种优选的改进方案，所述第四机构包括低边末级尤其起动机末级模块，比如R2S2。在这种情况下优点是，尤其对于较低的电压尤其小于5V的电压来说在发动机的起动过程中也可以使用尤其专门构成的低边末级，其中在发动机的起动过程中电压短时间地非常剧烈地下降。由此在总体上提高所述发动机控制器的可靠性。

按照另一种优选的改进方案，所述用于至少对第三开关进行控制的装置包括对所述第四机构的故障的识别。在这种情况下优点是，由此可以降低成本，因为所述装置不仅控制着所述第三开关而且识别所述第四机构的故障。由此实现所述发动机控制器的控制及监控组件的最高可能的集成度。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在接下来的说明中进行详细解释。附图示出如下：

图1是按本发明的第一种实施方式的以简化的方式用于对电路进行控制的控制器的象征性的逻辑示意图；

图2是按本发明的第一种实施方式的用于对电路进行控制的控制器的线路图；

图3a是用于进行控制的发动机控制器的简化的线路图；并且

图3b是用于进行控制的发动机控制器的用于短路的情况的简化的线路图。

在附图中相同的附图标记表示相同的或者功能相同的元件。

具体实施方式

图1以简化的方式示出了按本发明的第一种实施方式的用于对电路进行控制的发动机控制器的象征性的逻辑示意图。在图1中，附图标记1表示第一信号，该第一信号加载在按第一种实施方式的发动机控制器V的第一输入端上（参见图2）。模块67包括比如构造为起动机末级模块尤其R2S2末级模块的形式的低边末级模块6a以及布置在所述末级模块6a后面的反相器（Inverter）7，该模块67提供第二信号1a。

所述第一信号1和第二信号1a如此共同作用，从而形成一个虚拟的第二开关5b。该虚拟的第二开关5b在此构造为与门（UND-Gatter）的形式。这个虚拟的第二开关5b的输出端与第一开关5a相连接，用于对该第一开关5a进行控制。在所述第一开关5a上加载着另一个在这里构造为蓄电池电压2的形式的信号2。如果所述第二开关5b闭合，也就是说在所述第二开关5b上加载着相应的信号，那就如此切换所述第一开关5a，使得所述蓄电池电压2而后也加载在与所述开关5a的输出端相连接的线路2a上。

从所述第一开关5a出发，其它开关4a、4b 与所述线路2a相连接，所述其它开关4a、4b通过相应的连接为外部的负载或者电路3a、3b比如起动机或者燃料泵提供所述蓄电池电压2，从而向其通电。所述开关4a、4b同样构造为逻辑的与门。此外，所述开关4a与线路8a相连接并且所述开关4b与线路8b相连接。通过所述线路8a、8b比如由微型控制器10（参见图2）分别提供一个信号，该信号操纵所述开关4 a、4b并且控制所述电路3a、3b。

图2示出了按本发明的第一种实施方式的用于对电路进行控制的控制器的线路图。

在图2中示出了按第一种实施方式的发动机控制器V的线路图。如果为了起动机动车而比如通过该机动车的点火钥匙的旋转来使开关20’闭合，则在所述发动机控制器V的第一输入端20上加载第一信号1。由此操纵主继电器12，从而而后在线路2中在第一开关5a上在输入端侧加载着蓄电池电压。同时，微型控制器10得到通过线路40与其相连接的电压调节器芯片11的信号，它又识别到，所述第一信号1加载在所述发动机控制器V上。而后所述微型控制器10通过线路41接通模块13、14，其中用附图标记13（在图1中：6a）表示末级模块R2S2（低边末级，尤其起动机末级模块），并且用附图标记14（在图1中：7）来表示构造为晶体管的形式的反相器。所述模块13、14（在图1中：67）产生发出的信号1a。所述信号1和1a而后如此共同作用，从而形成一个虚拟的第二开关5b，该第二开关用于控制所述第一开关5a。所述第二开关5b如此控制所述第一开关5a，从而只有在加载信号1时并且同时在加载所述模块13、14的相应的信号1a时才接通所述第一开关5a，从而而后在与所述开关5a的输出端相连接的电路或者线路2a中提供所述蓄电池电压。

从这条电路2a上或者从所述线路2a上又分支出通往开关4a、4b的线路4a’或者4b’，在接通相应的开关4a、4b时所述线路4a’或者4b’向在输出端20a、20b处连接到所述发动机控制器V上的比如用于机动车的发动机的起动继电器或者燃料泵的电路3a、3b供应电压。为了控制所述开关4a、4b，分别在微型控制器10与相应的开关4a、4b之间设置了控制线路8a、8b。如果所述起动机和燃料泵通过相应的线路3a、3b连接到所述发动机控制器V上，那么所述微型控制器10比如为了启动发动机而后不仅通过所述开关4a的接通来控制所述起动机而且借助于开关4b来控制所述燃料泵。

在所述开关4a、4b的输出端与所述发动机控制器V的用于连接电路3a、3b的输出端20a、20b之间布置了诊断线路11a、11b，所述诊断线路则与所述微型控制器10的相应的输入端相连接。最后，一条诊断线路11c也连接到所述电路2a上，这条诊断线路11c同样与所述微型控制器10的输入端相连接。这些诊断线路11a、11b、11c用于探测、区分并且记录所述发动机控制器V的故障以及通过相应的线路连接的电路3a、3b中的故障。这些故障的记录比如在所述微型控制器10的故障存储器中进行，所述微型控制器拥有用于诊断工具的外部的接头。故障的诊断借助于所述微型控制器10中的模数转换器来进行。在所述微型控制器10上运行的软件而后借助于不同的用于通过所述线路11a、11b、11c提供的电压的公差阈值来检测相应的故障。

下面在按第一种实施方式的发动机控制器V的实例上示范性地对识别所述发动机控制器V（图3a）的内部的故障以及通过所述发动机控制器V的外部的电路中（图3b）的故障的情况进行描述。

在图3a中示出了按图2的具有第一开关5a和第二开关4a的简化的示意图，所述第二开关4a通过线路3a来控制机动车的起动继电器30。此外示出了用于所述第二开关4a的诊断线路11a以及用于所述第一开关5a的诊断线路11c。所述诊断线路11a、11c根据图2中的布置方案与微型控制器（这里未示出）相连接并且在各个开关4a、5a的输出端上截取电压，用于探测所述发动机控制器V或者用于起动继电器30的电路的故障。

首先对无故障的状态也就是没有通过短路K来跨接所述起动继电器30的状态进行描述。

在机动车正常运行时，接通所述开关5a，也就是说所述蓄电池电压加载在接下来的线路4a’上。但是断开所述对起动继电器30进行控制的开关4a，也就是说在所述线路3a上未加载所述蓄电池电压。相应地在所述诊断线路11c中借助于模数转换器来测量电压，该电压高于特定的公差阈值A，因为接通了所述开关5a。如果断开所述开关5a，那就会测得低于所述公差阈值A的电压。

在断开所述开关4a时，借助于诊断线路11a不能检测是否存在着所述起动继电器30的短路K，其中在所述诊断线路11a上为诊断故障而加载了5V的诊断电压。现在为了检测是否存在着短路K，将所述开关4a接通很短的时间并且借助于所述微型控制器10中的模数转换器来至少测量所述诊断线路11a中的电压。如果通过所述诊断线路11a来连接的电路3a的阻抗对于特定的直流电压和交流电压来说高于特定的公差阈值B，则确定无故障的运行。在出现短路K时，在所述诊断线路11a中确定更小的电压值或者比用于特定的直流电压或者交流电压的公差阈值B小的阻抗，从而相应地检测对地M的短路K。在这种情况下，而后所述微型控制器10相应地如此控制所述开关4a和开关5a，从而相应地将其接通并且/或者断开，以便能够进行短路K的分析或者维修。在使用起动继电器30的情况中，而后不仅可以切断所述开关4a而且可以切断所述开关5a，用于防止所述起动继电器30的保险丝熔断。

在图3b中，现在借助于按图2的简化的图表示意性地示出了在开关4a中出现短路K的情况。在没有短路K的情况下，在开关4a断开并且开关5a接通时在所述诊断线路11c中测得高于相应的公差阈值A的电压，相反在开关4a断开时在所述诊断线路11a中仅仅测得通常的电压。

如果现在通过短路K来跨接所述开关4a，那么在所述开关5a的输出端与所述起动继电器30的电路3a之间就存在着直接的连接。

如果起动发动机，那么首先不会诊断出故障，因为对于发动机的起动来说不仅必须接通所述开关5a而且必须接通所述开关4a，用于操纵所述起动机。但是如果所述开关4a由于发动机的成功的起动过程而后断开以便起动机不会熔断保险丝或者如果发动机已经处于连续的运行状态中，那么在相应的诊断线路11a中当然还总是测得和在接通的状态中相同的电压。所述微型控制器10而后确定所述发动机控制器V的内部的故障并且而后必要时切断所述开关5a，用于在所述发动机控制器V或者所连接的电路3a上避免进一步的损坏。

借助于所述诊断线路11a、11c或者所述微型控制器10也可以检测并且区分其它的内部的和外部的故障，比如起动器与蓄电池电压的短接、发动机控制器V的外部的线路3a的中断或者所述开关5a的短路。为了将单个故障彼此间区分开来，而后可以额外地交替地由所述发动机控制器来不仅接通或者断开所述开关4a而且接通或者断开所述开关5a，用于探测并且区分不同类型的故障。

比如通过诊断线路11a、11c在所述开关4a的断开的状态中测量通往起动机的断开线路或者通往蓄电池的短路，而对地M的短路则在所述开关4a的接通的状态中来测量。在所连接的电路3a中在线路中断的情况下，比如借助于诊断线路11a来检测所连接的电路的阻抗。如果所述阻抗比特定的公差阈值C高比如数百千欧姆，那么作为故障就探测到中断。如果所述阻抗比特定的公差阈值D低比如数千欧姆，那么通过所述微型控制器10就探测不到故障。所述公差阈值D在此根据所连接的电路的典型的电阻值来确定。

此外，必须连续地通过所述发动机控制器V来检查特定的故障。比如应该防止连接到所述发动机控制器V上的燃料泵不受控制地输送燃料，方法是开关4a通过短路来跨接，在此通过所述开关4a连接了燃料泵。在这种情况下，如果探测到相应的故障则在500 ms之内切断所述开关4a和开关5a。

此外，有必要的是，在首次发现故障之后在固定的时间间隔之内重新验证所述故障，以便比如根据松动的并且四处晃动的线缆同样探测到短路K并且而后切断所述开关4a及开关5a，以便避免所述装置以及外部的电路的损坏。

因为前面借助于优选的实施例对本发明进行了说明，但是本发明不局限于此，而是能够以多种多样的方式来改动和修改。

Claims (15)

1.发动机控制器（V），用于控制电路（2a），该发动机控制器（V）至少包括

-用于提供点火信号的第一机构（31）；

-用于提供用于所述电路（2a）的蓄电池电压（2）的第二机构（30）；

-用于连接所述电路（2a）的第三机构（32）；

-布置在第二机构（30）与第三机构（32）之间用于控制所述电路（2a）的第一开关（5a）以及

-用于产生第二信号（1a）的第四机构（13、14），其中所述第二信号间接地由所述点火信号来产生，并且其中所述点火信号和第二信号（1a）而后如此共同作用，从而形成一个虚拟的第二开关（5b），该第二开关用于控制所述第一开关（5a），所述第二开关（5b）如此控制所述第一开关（5a），从而只有在加载点火信号时并且同时在加载第四机构（13、14）的相应的第二信号（1a）时才接通所述第一开关（5a），从而在与第一开关（5a）的输出端相连接的电路（2a）中提供所述蓄电池电压。

2.按权利要求1所述的发动机控制器，其中第四机构（13、14）包括低边末级（13）。

3.按前述权利要求中任一项所述的发动机控制器，其中所述第一和第二机构（30、31）包括所述发动机控制器（V）的输入端并且所述第三机构（32）包括所述发动机控制器（V）的输出端。

4.按权利要求1所述的发动机控制器，其中

至少一个第三开关（4a、4b）布置在所述第一开关（5a）与所述发动机控制器（V）的输出端（20a、20b）之间，用于控制第二电路（3a、3b）。

5.按权利要求1所述的发动机控制器，其中

设置了装置用于至少控制所述第三开关（4a、4b）。

6.按权利要求1所述的发动机控制器，其中

布置了至少一个用于识别故障的装置（10、11a、11b、11c）。

7.按权利要求6所述的发动机控制器，其中

所述至少一个用于识别故障的装置（10、11a、11b、11c）包括模数转换器。

8.至少按权利要求6或7所述的发动机控制器，其中

所述发动机控制器（V）的故障和/或有待控制的电路（3a、3b）的故障至少能够借助于所述用于识别故障的装置（10、11a、11b、11c）来识别并且能够保存在故障存储器中。

9.按权利要求5所述的发动机控制器，其中

所述至少用于对第三开关（4a、4b）进行控制的装置包括对所述第四机构（13、14）的故障的识别。

10.按权利要求1所述的发动机控制器，其中所述发动机控制器（V）用于控制机动车中的起动机的电路。

11.按权利要求2所述的发动机控制器，其中第四机构（13、14）包括R2S2末级模块。

12.按权利要求4所述的发动机控制器，其中所述第二电路（3a、3b）用于燃料泵。

13.按权利要求5所述的发动机控制器，其中所述用于至少控制所述第三开关（4a、4b）的装置是微型控制器（10）。

14.用于控制电路（2a）的方法，该方法包括以下步骤：

-提供点火信号，

-提供第二信号（1a），所述第二信号间接地由点火信号来产生并且其中所述点火信号与所述第二信号（1a）共同作用用于形成虚拟的第二开关（5b），该第二开关（5b）用于控制第一开关（5a）以接通或者断开所述电路（2a），其中所述第二开关（5b）如此控制所述第一开关（5a），从而只有在加载点火信号时并且同时在加载相应的第二信号（1a）时才接通所述第一开关（5a），从而在与第一开关（5a）的输出端相连接的电路（2a）中提供蓄电池电压。

15.按权利要求14所述的方法，其中所述方法实施用于控制机动车的起动机的电路（2a）。