DE10009770A1 - Elektronische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Datensicherungsverfahren hierfür - Google Patents
Elektronische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Datensicherungsverfahren hierfürInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Datensicherungsverfahren. Bei Normalbetrieb der elektronischen Steuervorrichtung erfolgt die Stromversorgung aus einer Batterie des Kraftfahrzeugs über die Zündung. Bei Abschalten der Zündung erfaßt ein Sensor den Spannungsabfall der externen Stromversorgung und gibt ein Signal an eine Steuereinheit der Steuervorrichtung, die eine Vorrichtung des Kraftfahrzeugs steuert. Die Steuereinheit stellt nach dem Empfang des Signals ihren normalen Bearbeitungsbetrieb ein und sichert die Meß- und Steuerungsdaten aus einem Arbeitsspeicher in einem nichtflüchtigen Speicher. Im Zeitraum zwischen der Ausgabe des Signals vom Sensor und dem Abschluß der Datensicherung im nichtflüchtigen Speicher wird die Stromversorgung der Steuereinheit über eine Energiespeichereinrichtung aufrechterhalten. Dadurch wird mit einfachen Mitteln die sichere Speicherung der aktuellen Meß- und Steuerungsdaten gewährleistet, so daß diese später wieder in die Steuereinheit eingelesen oder über eine Diagnoseschnittstelle ausgelesen werden können.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuervorrichtung für ein
Kraftfahrzeug und ein Datensicherungsverfahren, bei denen Daten aus der
elektronischen Steuervorrichtung bei Unterbrechung der Stromversorgung
sicher gespeichert werden.
Elektronische Steuervorrichtungen für ein Kraftfahrzeug zur sicheren
Speicherung von Meß- und Steuerdaten sind in unterschiedlichen
Ausführungsformen bekannt.
Bei einem bekannten Steuergerät für ein Kraftfahrzeug fallen Daten an, die in
Abhängigkeit von Betriebszuständen eines Aggregates des Kraftfahrzeuges
erzeugt werden oder sich ändern. Solche Daten sind z. B. Adaptionsdaten, mit
denen das Steuergerät gewisse Parameter für seine Steuerung des
Aggregates laufend an den zu regelnden oder zu steuernden Prozeß anpaßt.
Dazu gehören auch Informationsdaten über Fehler, die während des
Betriebes des Aggregates aufgetreten sind, über Umgebungsbedingungen,
über Betriebszustände des Aggregates usw. Bei einer Betriebsunterbrechung
des Aggregates ist es dabei wesentlich, z. B. die Zustände des Aggregates vor
dem Auftreten eines Fehlers anschließend aus dem Steuergerät auszulesen,
um diese auszuwerten. Ebenso kann das Steuer- oder Regelverhalten des
Steuergerätes während eines normalen Betriebszyklus zur Überprüfung
ausgelesen werden. Beispiele für ein solches Aggregat des Kraftfahrzeuges ist
der Motor, das Automatikgetriebe oder ein Retarder.
Nach der Unterbrechung der Stromversorgung des Steuergerätes, was in der
Regel durch das Ausstellen der Zündung des Kraftfahrzeuges und damit das
Abschalten des Aggregates erfolgt, sollen die Daten erhalten bleiben, so daß
diese im nächsten Betriebszyklus für die Steuerung durch das Steuergerät zur
Verfügung stehen bzw. zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt aus dem
Steuergerät über eine Diagnoseschnittstelle ausgelesen und weiterverarbeitet
werden können.
Die Stromversorgung des Steuergerätes erfolgt zum einen aus einer Batterie
des Kraftfahrzeugs über die Zündung, die auch das Aggregat ein- und
ausschaltet, und zum anderen unmittelbar aus der Batterie über eine zweite
Leitung (Dauerstromversorgung). Beim Ausschalten der Zündung werden die
Daten des laufenden Betriebszyklus abgespeichert, da das Steuergerät nach
wie vor über die zweite Leitung mit Strom aus dem Bordnetz versorgt wird, so
daß der Speichervorgang sicher beendet werden kann.
Der beschriebene Speichervorgang kann jedoch nicht gewährleistet werden,
wenn das Bordnetz, d. h. die Stromversorgung aus der Batterie, unterbrochen
wird. In diesem Fall gehen die Daten aus dem aktuellen Betriebszyklus
verloren. Darüber hinaus ist es erforderlich, zwei Leitungen von der Batterie
zum Steuergerät zu verlegen.
Bei einem weiteren, bekannten Steuergerät für ein Kraftfahrzeug wird dieses
kontinuierlich unmittelbar aus der Batterie ohne zusätzliche Leitung über die
Zündung versorgt. Dabei geht das Steuergerät in einen Power-Down oder
Sleep-Modus über, sobald das Aggregat über die Zündung abgeschaltet wird
und die Daten gespeichert wurden. Im Power-Down bzw. Sleep-Modus ist
zwar der Stromverbrauch geringer, jedoch wird laufend die Batterie entladen,
so daß bei langen Standzeiten die Batterie vollständig entladen werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Steuervorrichtung für ein
Kraftfahrzeug und ein Datensicherungsverfahren hierfür so weiterzubilden, daß
bei Ausfall der Stromversorgung aus der Batterie oder bei Abschalten der
Zündung eine sichere Datenspeicherung gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 11 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 umfaßt eine elektronische Steuervorrichtung für ein
Kraftfahrzeug eine Steuereinheit und eine Speichereinrichtung mit einem
Arbeitsspeicher und einem nichtflüchtigen Speicher, eine
Energiespeichereinrichtung, um die elektronische Steuervorrichtung
zumindest zeitweise mit Strom zu versorgen, und eine Erfassungseinrichtung,
die erfaßt, ob eine externe Stromversorgung zur Verfügung steht. Sobald die
Erfassungseinrichtung eine Unterbrechung der externen Stromversorgung
feststellt, gibt sie ein Signal an die Steuereinheit und veranlaßt diese, die
Daten vom Arbeitsspeicher in den nichtflüchtigen Speicher zu Speichern.
Die Steuereinrichtung steuert oder regelt dabei ein Aggregat des
Kraftfahrzeugs und optimiert dies über die erhaltenen Meßdaten. Wird nach
dem Abschalten des Aggregats der normale Betriebszyklus wieder
aufgenommen, werden die im nichtflüchtigen Speicher abgelegten,
optimierten Regelparameter für die Steuerung des momentanen
Betriebszyklus ausgelesen. Durch die Sicherung der Daten nach Abschalten
der externen Stromversorgung können noch die Daten während des
Abschaltens des Aggregates gesichert werden, um diese anschließend zu
analysieren und das Abschaltverhalten des Aggregates zu betrachten.
Durch das Signal von der Erfassungseinrichtung wird die Steuereinrichtung
auch über das Abschalten des Aggregates informiert, so daß keine weiteren
Meßdaten aufgenommen werden, die keine Informationen über den
Betriebszustand des Aggregates liefern.
Die externe Stromversorgung ist dabei regelmäßig das Bordnetz, das über die
Kraftfahrzeugbatterie gespeist wird.
Sobald der Ausfall der externen Stromversorgung durch die
Erfassungseinrichtung erfaßt wurde, werden die Meß- und Steuerdaten
gespeichert, so daß vor vollständiger Entleerung der
Energiespeichereinrichtung die Datensicherung gewährleistet ist. Durch die
zeitweise Stromversorgung aus der Energiespeichereinrichtung benötigt die
elektronische Steuervorrichtung dabei keine zweite Verbindung, die eine
Dauerstromversorgung von der Batterie über eine zweite Leitung vorsieht.
Auch bei Ausfall des Bordnetzes ist ein sicheres Abspeichern der Daten
gewährleistet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird von der Erfassungseinrichtung die
Änderung der Spannung der externen Stromversorgung erfaßt und das Signal
zum Abspeichern und Beenden des Programmes ausgelöst, sobald der Abfall
der Spannung (-dU/dt) einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Als Energiespeichereinrichtung werden dabei Kondensatoren eingesetzt.
Besonders vorteilhaft ist dabei der Einsatz eines Kondensators mit
organischem Dielektrikum. Entsprechende Kondensatoren sind z. B. von der
Fa. Siemens unter den Namen Super-Caps und Ultra-Caps erhältlich. Diese
bieten im Vergleich zu herkömmlichen Kondensatoren eine sehr hohe
Kapazität. Die Kondensatoren sind innerhalb kurzer Zeit wieder aufladbar, so
daß die Datensicherung schon bei sehr kurzen aktiven Betriebsintervallen
ermöglicht wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die
Energiespeichereinrichtung wieder aufgeladen, sobald die elektronische
Steuervorrichtung aus der externen Stromversorgungsquelle gespeist wird.
Dadurch wird die Energiespeichereinrichtung nicht vollständig entladen und
durch das automatische Aufladen der Energiespeichereinrichtung muß der
Nutzer nicht den Ladezustand der Energiespeichereinrichtung kontrollieren.
Die elektronische Steuervorrichtung schaltet sich gemäß einer weiteren,
vorteilhaften Ausgestaltung nach dem Abspeichern der Daten in den
nichtflüchtigen Speicher selbst ab. Dadurch wird die weitere Entladung der
Energiespeichereinrichtung vermieden und die Energiespeichereinrichtung
stellt auch bei nur kurzen Intervallen, in denen die elektronische
Steuervorrichtung durch eine externe Stromquelle versorgt wird, noch eine
ausreichende Spannung für weitere Speichervorgänge zur Verfügung.
Der nichtflüchtige Speicher kann ein EEPROM (elektrisch löschbarer,
programmierbarer Festwertspeicher), ein Flash-EPROM oder dergleichen sein.
Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher
erläutert.
Fig. 1 stellt schematisch ein elektronisches Steuergerät 1 für ein Kraftfahrzeug
dar.
Die Datenverarbeitung des Steuergerätes 1 erfolgt in einer Steuereinheit 2. Die
Steuereinheit 2 ist mit einem Arbeitsspeicher 3 und einem EEPROM 4
(nichtflüchtiger Speicher) verbunden. Im Arbeitsspeicher 3 werden aktuelle
Daten und Teile von Softwareprogrammen, die von dem EEPROM 4 geladen
werden und bei normalem Betrieb anschließend darauf gespeichert werden,
zur schnellen Verarbeitung zwischengespeichert.
Der EEPROM 4 dient der dauerhaften Speicherung von Meßdaten und
Steuerparametern, falls keine Versorgungsspannung an der Steuereinheit 2
anliegt.
Die Steuereinheit 2 ist weiterhin mit einem Motor 5 des Kraftfahrzeugs
verbunden und steuert diesen, indem sie eine Einspritzeinheit und eine
Zündzeitpunktsverstellung des Motors 5 einstellt. Dazu werden laufend Daten,
wie Temperatur, Drehzahl und Kraftstoffverbrauch des Motors 5, gemessen
und die Steuerung anhand dieser Meßwerte optimiert und nachgeführt.
Weiterhin kann die Steuereinheit 2 Lastkurven für spätere Diagnosezwecke
speichern. Diese gespeicherten Daten lassen sich aus der Steuereinheit 2
über eine Diagnoseschnittstelle (nicht dargestellt) zur Wartung und Kontrolle
abrufen.
Die Stromversorgung des Steuergeräts 1 erfolgt aus einer Batterie des
Kraftfahrzeugs über eine Zündung 6 des Motors 5. Durch die Zündung 6 wird
der Motor 5 an- und abgeschaltet und ebenso erfolgt bei Abstellen der
Zündung 6 die Unterbrechung der externen Stromversorgung des
Steuergeräts 1 aus der Batterie.
Ein Spannungssensor 7 ist mit der Stromversorgungsleitung von der Zündung
verbunden. Der Sensor 7 erfaßt die zeitliche Änderung der Spannung und gibt
über eine Leitung ein Signal an die Steuereinheit 2, sobald der
Spannungsabfall (-dU/dt) einen voreingestellten Wert überschreitet. Bei dieser
Ausführung des Sensors 7 weist der Sensor 7 ein Differenzierglied auf,
dessen Eingang die Versorgungsspannung ist und dessen Ausgang in einem
Komparator mit einem Spannungswert verglichen wird. Der Komparator gibt
an die Steuereinheit 2 das Signal aus, sobald das Ausgangssignal des
Differenzierglieds den voreingestellten Spannungswert überschreitet.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Sensors 7 wird die über die Zündung
anliegende Spannung mit einem Mindestspannungswert verglichen und bei
Unterschreiten des Mindestspannungswertes gibt der Komparator das Signal
an die Steuereinheit 2 aus. Die Betriebsspannung wird durch Steuereinheit 2
mittels ADC gemessen.
Sobald die Steuereinheit 2 das Signal vom Sensor 7 erhält, sichert diese den
Inhalt des Arbeitsspeichers im EEPROM 4 und schaltet sich über eine
Zeitverzögerung ab.
Für den Zeitraum zwischen Ausgabe des Signals vom Sensor 7, d. h. der
Unterbrechung der Zündung oder dem Ausfall des Bordnetzes, bis die Daten
(Meßwerte und optimierte Steuerungsparameter) im EEPROM 4 gesichert
sind, wird die Stromversorgung für die Steuereinheit 2 aus einem
Kondensator 8 mit organischem Dielektrikum sichergestellt.
Der Kondensator 8 wird über das Bordnetz aufgeladen, sobald diese externe
Spannung anliegt.
Zwischen dem Anschluß des Sensors 7 an die Versorgungsleitung von der
Zündung und dem Anschluß des Kondensators 8 an die Versorgungsleitung
ist eine Diode 9 angeordnet. Die Diode 9 gewährleistet, daß bei
Unterbrechung oder Ausfall der externen Stromversorgung der
Spannungsabfall der externen Stromversorgung nicht durch die
Spannungszufuhr vom Kondensator 8 überlagert wird, da der Kondensator 8
bei Ausfall der externen Stromversorgung die interne Spannung aufrecht
erhält.
1
Elektronisches Steuergerät
2
Steuereinheit
3
Arbeitsspeicher
4
EEPROM
5
Motor
6
Zündung
7
Sensor
8
Kondensator
9
Diode
Claims (12)
1. Elektronische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die aufweist:
eine Steuereinheit (2), die eine Vorrichtung (5) des Kraftfahrzeugs steuert und Meßdaten der Vorrichtung (5) erfaßt,
eine Speichereinrichtung der Steuereinheit (2), die einen Arbeitsspeicher (3) und einen nichtflüchtigen Speicher (4) umfaßt,
eine Energiespeichereinrichtung (8) zur zeitweisen Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung (1) sowie der Speichereinrichtung und
eine Erfassungseinrichtung (7) zur Erfassung der Unterbrechung oder Abschaltung einer externen Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung (1),
wobei die Erfassungseinrichtung (7) nach dem Erfassen der Unterbrechung oder der Abschaltung der externen Stromversorgung ein Signal an die Steuereinheit (2) ausgibt und die Steuereinheit (2) daraufhin Daten vom Arbeitsspeicher (3) im nichtflüchtigen Speicher (4) speichert.
eine Steuereinheit (2), die eine Vorrichtung (5) des Kraftfahrzeugs steuert und Meßdaten der Vorrichtung (5) erfaßt,
eine Speichereinrichtung der Steuereinheit (2), die einen Arbeitsspeicher (3) und einen nichtflüchtigen Speicher (4) umfaßt,
eine Energiespeichereinrichtung (8) zur zeitweisen Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung (1) sowie der Speichereinrichtung und
eine Erfassungseinrichtung (7) zur Erfassung der Unterbrechung oder Abschaltung einer externen Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung (1),
wobei die Erfassungseinrichtung (7) nach dem Erfassen der Unterbrechung oder der Abschaltung der externen Stromversorgung ein Signal an die Steuereinheit (2) ausgibt und die Steuereinheit (2) daraufhin Daten vom Arbeitsspeicher (3) im nichtflüchtigen Speicher (4) speichert.
2. Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die externe
Stromversorgung über die Zündung (6) des Kraftfahrzeugs abschaltbar
ist.
3. Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die
Erfassungseinrichtung (7) die zeitliche Änderung der Spannung der
externen Stromversorgung (dU/dt) erfaßt, wobei das Signal
ausgegeben wird, wenn der zeitliche Abfall der Spannung der externen
Stromversorgung über einem vorgegebenen Wert liegt.
4. Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die
Erfassungseinrichtung (7) die Unterbrechung oder Abschaltung der
externen Stromversorgung durch Vergleich der Spannung der externen
Stromversorgung mit einem Spannungsschwellwert erfaßt, wobei das
Signal ausgegeben wird, wenn die Spannung der externen
Stromversorgung unter den Spannungsschwellwert abfällt.
5. Elektronische Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der die Energiespeichereinrichtung (8) ein Akku oder
ein Kondensator mit einem organischen oder ein anderes Dielektrikum
ist.
6. Elektronische Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der zwischen einem Anschluß der
Erfassungseinrichtung (7) an die externe Stromversorgung und einem
Anschluß der Energiespeichereinrichtung (8) an die externe
Stromversorgung ein Gleichrichtungsmittel (9) angeordnet ist.
7. Elektronische Steuervorrichtung nach Anspruch 6, bei der das
Gleichrichtungsmittel (9) eine Diode ist.
8. Elektronische Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der die Energiespeichereinrichtung (8) aufgeladen wird,
wenn die elektronische Steuervorrichtung (1) von der externen
Stromversorgung gespeist wird.
9. Elektronische Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der sich die Steuereinheit (2) bei Nichtanliegen der
externen Stromversorgung und nach der Speicherung der Daten im
nichtflüchtigen Speicher (4) ausschaltet.
10. Elektronische Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der der nichtflüchtige Speicher (4) ein EEPROM oder
ein Flash-EPROM ist.
11. Datensicherungsverfahren für eine elektronische Steuervorrichtung
eines Kraftfahrzeugs mit den folgenden Schritten:
- - Überwachen der Stromversorgung der elektronischen Steuervorrichtung (1) aus einer externen Stromversorgungsquelle,
- - Ausgeben eines Steuersignals an eine Steuereinheit (2) der elektronischen Steuervorrichtung (1), sobald die externe Stromversorgung unterbrochen oder abgeschaltet wird,
- - Umstellen von der externen Stromversorgungsquelle auf eine interne Stromversorgungsquelle (8), so daß die Stromversorgung der Steuereinheit (2) aufrechterhalten bleibt,
- - Sichern zumindest eines Teils der in einem Arbeitsspeicher (3) der Steuereinheit (2) gespeicherten Daten in einem nichtflüchtigen Speicher (4), sobald die Steuereinheit (2) das Steuersignal erhält.
12. Datensicherungsverfahren nach Anspruch 11, das nach dem Schritt der
Datensicherung den Schritt des Abschaltens der Steuereinheit (2)
aufweist.
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DE10009770B4 (de) | 2004-11-18 |
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