DE102005021490A1 - Control device protecting method for e.g. lorry, involves comparing actual configuration of actual active output stage with comparison configuration of permitted active stage to determine heating of device resulting from control of subset - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Steuergeräteschutzverfahren eines n Endstufen aufweisenden Steuergeräts eines Kraftfahrzeugs, mit den Schritten: Ansteuern einer Teilmenge m der Endstufen, wobei 1 ≤ m ≤ n ist, Abschätzen einer aus der Ansteuerung resultierenden Aufheizung des Steuergerätes und bedarfsweise erfolgendes Einleiten einer Gegenmaßnahme.The The invention relates to a control device protection method a n Endstages having control unit of a motor vehicle, with the steps: driving a subset m of the final stages, where 1 ≤ m ≤ n, estimating a resulting from the control heating of the control unit and, if necessary initiating a countermeasure.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, ein Steuergerät, das ein solches Verfahren ausführt, sowie ein Speichermedium.The The invention further relates to a computer program, a control unit, a performs such a process, as well as a storage medium.
Ein
solches Steuergeräteschutzverfahren, Steuergerät, Computerprogramm
und Speichermedium ist jeweils aus der
Als Gegenmaßnahmen werden neben dem Einschalten einer Lüftung auch eine Begrenzung der Summe der Ansteuerzeiten von Zündendstufen, zum Beispiel durch eine Begrenzung der Maximaldrehzahl des Verbrennungsmotors, eine generelle Reduzierung einzelner Ansteuerzeiten von Zündendstufen bis hinunter zu einer Grenze, bei der als Folge reduzierter Zündenergien Aussetzer auftreten, und eine Dynamikbegrenzung einer Drosselklappenansteuerung bei E-Gas-Systemen (E-Gas = elektronisch gesteuerte Drosselklappe) genannt.When countermeasures In addition to switching on ventilation, there will be a limitation the sum of the drive times of ignition output stages, for example by a limitation of the maximum speed of the internal combustion engine, a general reduction of individual activation times from ignition output stages up to down to a limit where as a result of reduced ignition energies Dropouts occur, and a dynamics limitation of a throttle valve drive in e-gas systems (E-gas = electronically controlled throttle) called.
Auch
wenn nach der
Im Gegensatz dazu zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass für das Abschätzen eine Ist-Konfiguration tatsächlich aktiver Endstufen mit einer Vergleichskonfiguration erlaubter aktiver Endstufen verglichen wird und eine Gegenmaßnahme bei vorbestimmten Abweichungen zwischen Ist-Konfiguration und Vergleichskonfiguration eingeleitet wird.in the In contrast, the inventive method is characterized in that for estimating one Actual configuration indeed active power amplifiers with a comparison configuration allowed active Power amplifiers is compared and a countermeasure for predetermined deviations between actual configuration and comparison configuration initiated becomes.
Das erfindungsgemäße Steuergerät zeichnet sich dadurch aus, dass es diese Verfahrensschritte steuert, beziehungsweise durchführt. Analog zeichnet sich das eingangs genannte Computerprogramm dadurch aus, dass es zur Anwendung des Verfahrens programmiert ist, während sich das eingangs genannte Speichermedium dadurch auszeichnet, dass das Computerprogramm auf ihm gespeichert ist.The inventive control unit draws is characterized by the fact that it controls these steps, respectively performs. Analogously, the above-mentioned computer program characterized by that it is programmed to use the method while the storage medium mentioned above characterized in that the Computer program is stored on it.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Mit diesen Schritten wird die aufwendige Modellierung vermieden, ohne dass ein spezieller Temperatursensor erforderlich ist. Steuergeräte von modernen Kraftfahrzeugen enthalten eine Vielzahl von Endstufen zur Ansteuerung einer Vielzahl von Stellgliedern. Dies gilt insbesondere, aber nicht nur, für Steuergeräte für Verbrennungsmotoren von Lastkraftwagen. Typischerweise weist ein solcher Verbrennungsmotor mit k Zylindern k Einspritzventile, wenigstens ein Abgasrückführventil für Teilmengen der k Zylinder, wenigstens ein Ladedruckregelventil und/oder Bypassventil für jeden von gegebenenfalls mehreren Abgasturboladern, Stellglieder zur Verstellung einer Turbinengeometrie des Abgasturboladers, einen Antrieb einer Klimaanlage für eine Fahrerkabine, Abgasklappen von Motorbremsen, gegebenenfalls elektronisch gesteuerte Gaswechselventile, Stellglieder zur Beeinflussung eines Kühlluftstroms oder Heizluftstroms, z.B. durch verstellbare Lamellen eines Wärmetauschers, und so weiter auf.With These steps avoid complex modeling without that a special temperature sensor is required. Control units of modern Motor vehicles include a variety of power amplifiers for driving a variety of actuators. This is especially true, but not so only, for control units for internal combustion engines of trucks. Typically, such an internal combustion engine with k cylinders k injectors, at least one exhaust gas recirculation valve for subsets of k cylinder, at least one wastegate and / or bypass valve for each of optionally several exhaust gas turbochargers, actuators for adjustment a turbine geometry of the exhaust gas turbocharger, a drive a Air conditioning for a cab, exhaust valves of engine brakes, if necessary electronically controlled gas exchange valves, actuators for influencing a cooling air flow or Heating air flow, e.g. by adjustable lamellae of a heat exchanger, and so on.
In der Regel werden zumindest einige dieser Stellglieder nur in bestimmten Betriebszuständen aktiviert. Bei anderen Stellgliedern, beispielsweise bei den Einspritzventilen, hängt die elektrische, als Wärme in den Endstufen des Steuergerätes freiwerdende Verlustleistung vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors, insbesondere von der Drehzahl, einer Leistungsanforderung durch den Fahrer und von betriebszustandsindividuellen Einspritzmustern, zum Beispiel der Zahl von Einzeleinspritzungen pro Verbrennung, ab.In As a rule, at least some of these actuators only in certain operating conditions activated. For other actuators, such as injectors, depends on that electrical, as heat in the output stages of the control unit released power loss from the operating condition of the internal combustion engine, in particular from the speed, a power requirement by the driver and operating state individual injection patterns, for example, the number of single injections per combustion, from.
Im regulären Betrieb des Verbrennungsmotors sind nie sämtliche Endstufen über längere Zeit gemeinsam aktiv, so dass nie die theoretisch maximale, bei gleichzeitiger Ansteuerung sämtlicher Endstufen mit maximaler Leistung auftretende Verlustwärme in den Endstufen frei wird. Zum Beispiel verringert eine hohe Abgasrückführrate einen Frischluftanteil einer Brennraumfüllung und ist von daher nicht mit einer Anforderung eines maximalen Drehmoments mit maximalen Einspritzimpulsbreiten kompatibel.In regular operation of the internal combustion engine, all output stages are never active together for a long time, so that never the theoretically maximum, occurring at the same time control of all power amplifiers with maximum power loss heat in the final stages is free. For example, a high exhaust gas recirculation rate reduces an amount of fresh air in a combustion chamber charge and is therefore not compatible with a maximum torque request with maximum injection pulse widths.
Wegen der großen Zahl der Endstufen und Betriebszustände kann es jedoch bei Fehlapplikationen (Applikation: Anpassung von Steuergeräte-Funktionen, Software und Parametern an einen Verbrennungsmotortyp) dazu kommen, dass in einem bestimmten Betriebszustand mehr Endstufen als nötig oder manche Endstufen zu häufig oder mit zu hoher Leistung angesteuert werden, so dass dann unverhältnismäßig viel Wärme in den beteiligten Endstufen frei wird. Die Erfindung stellt gewissermaßen einen Verlustleistungskoordinator bereit, der solche Fehlapplikationen mit geringem Aufwand erkennt und bei potentiell thermisch kritischen Fehlapplikationen das Steuergerät vor einer Übertemperatur schützt, ohne dass dazu ein spezieller Temperatursensor und/oder eine aufwendige Temperaturmodellierung erforderlich wäre.Because of the big However, the number of power amplifiers and operating states may be incorrect (Application: adaptation of ECU functions, software and Parameters of an internal combustion engine type) come to that in a certain operating state more power amplifiers than necessary or some power amplifiers too often or driven too high power, so that disproportionately much Heat in the participating power amplifiers is free. The invention effectively provides one Loss performance coordinator ready, such misapplications recognizes with little effort and potentially thermally critical Misapplications the controller protects against overheating, without that to a special temperature sensor and / or a complex Temperature modeling would be required.
Dabei ist die Erfindung nicht auf Steuergeräte für Verbrennungsmotoren beschränkt, sondern kann bei jedem, mehrere Endstufen aufweisenden Steuergerät eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Ohne dass die folgende Aufzählung abschließend gemeint ist, wird daher auch an eine Verwendung bei Getriebesteuergeräten, Steuergeräten für Fahrzeugbremseingriffe (z.B. bei Anti-Blockier-Systemen, Anti-Schlupf-Systemen), Steuergeräte eines Hybridantriebs, etc. gedacht.there the invention is not limited to control devices for internal combustion engines, but can at each, several power amplifiers having control unit of a motor vehicle be used. Without the following enumeration meant conclusively is therefore also for use in transmission control devices, control devices for vehicle braking interventions (e.g., in anti-skid systems, Anti-slip systems), control units of a hybrid drive, etc. thought.
Im Rahmen von Ausgestaltungen des Verfahrens ist bevorzugt dass die Ist-Konfiguration als Ansteuervektor aus Ansteuerkomponenten, die von einem Ansteuerzustand der m Endstufen abhängen, gebildet wird, und dass die Vergleichskonfiguration als Vergleichsvektor aus Vergleichskomponenten, die von einem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs und in diesem Betriebszustand erlaubten Ansteuerzuständen abhängen, gebildet wird.in the Framework of embodiments of the method is preferred that the Actual configuration as control vector of control components, the is dependent on a driving state of the m output stages, and that the comparison configuration as a comparison vector of comparison components, the from an operating state of the motor vehicle and in this operating state allowed drive states depend, is formed.
Diese Ausgestaltung ist besonders einfach zu realisieren und erlaubt zum Beispiel einen komponentenweise erfolgenden Vergleich der genannten Vektoren.These Design is particularly easy to implement and allows for Example of a component-wise comparison of said vectors.
Bevorzugt ist auch, dass der Wert der Ansteuerkomponente von der Aktivität der Endstufe abhängt und die Vergleichskomponente einen Wert aufweist, der eine erlaubte oder nicht erlaubte Aktivität kennzeichnet.Prefers is also that the value of the driving component of the activity of the power amplifier depends and the comparison component has a value that allows one or unauthorized activity.
Dadurch ergibt sich eine einfache Identifizierung und Abschaltemöglichkeit einer unerlaubt aktiven Endstufe zum Beispiel durch einen einfachen Null/Eins-Vergleich, wobei aktiven und erlaubten Endstufen den Wert 1 als Ansteuerkomponente und inaktive und/oder nicht erlaubt aktive Endstufen den Wert Null als Komponentenwert zugeordnet bekommen können.Thereby results in a simple identification and Abschaltemöglichkeit an unauthorized active amplifier, for example, by a simple zero / one comparison, where active and allowed amplifiers have the value 1 as the driving component and inactive and / or not allowed active power amps zero can be assigned as a component value.
Ferner ist bevorzugt, dass der Wert der Ansteuerkomponente von der Aktivität der Endstufe abhängt und dass die Vergleichskomponente einen Wert aufweist, der eine erlaubte oder nicht erlaubte Aktivität sowie eine Priorität der Aktivität kennzeichnet.Further it is preferred that the value of the driving component of the activity of the final stage depends and that the comparison component has a value that is a Indicates allowed or not allowed activity as well as a priority of the activity.
Diese Ausgestaltung erlaubt zusätzlich eine Unterscheidung von für den Betrieb des Kraftfahrzeugs besonders wichtigen Endstufen, beispielsweise von Einspritzendstufen eines Verbrennungsmotors, von weniger wichtigen Endstufen, so dass verlustleistungsbegrenzende Eingriffe bevorzugt auf die weniger wichtigen Endstufen erfolgen können.These Design allows additional a distinction from for the operation of the motor vehicle particularly important power amplifiers, for example of injection end stages of an internal combustion engine, less important Amplifiers, so that loss-limiting operations preferred can be done on the less important power amplifiers.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass zusätzlich maximale Verlustleistungen der Endstufen berücksichtigt werden, die maximalen Verlustleistungen tatsächlich aktiver Endstufen summiert werden und die Summe mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird.A Another preferred embodiment is characterized in that additionally maximum power losses of the output stages are taken into account, the maximum Power losses actually active amplifiers are summed and the sum with a predetermined Threshold is compared.
Durch diese Ausgestaltung kann direkt die Wirkung der Endstufe auf die Aufheizung sowohl bei dem Vergleich als auch bei eventuellen Eingriffen berücksichtigt werden.By This configuration can directly affect the effect of the final stage on the Heating both in the comparison and in eventual interventions considered become.
Bevorzugt ist auch, dass der Schritt des Vergleichens einen Vergleich einer ersten Summe, die über Werte der Komponenten des Ansteuervektors gebildet wird, mit einer zweiten Summe, die über der Werte des Vergleichsvektors gebildet wird, aufweist.Prefers is also that the step of comparing a comparison first sum, over Values of the components of the control vector is formed, with a second sum, over the values of the comparison vector is formed.
Im Unterschied zu einem komponentenweise erfolgenden Vergleich erlaubt diese Ausgestaltung eine Abschätzung der Aufheizwirkung sämtlicher aktiver Endstufen und eine Konzentration von Eingriffen auf weniger wichtige Endstufen. Außerdem kann zum Beispiel eine unerlaubt aktive Endstufe durchaus weiter aktiv bleiben, wenn die erlaubte Summe insgesamt nicht überschritten wird, so dass die Applikationsfreiheit bei der Anpassung eines Steuergerätes an einen Kraftfahrzeugtyp, beispielsweise an einen bestimmten Verbrennungsmotortyp, möglichst wenig beeinträchtigt wird.in the Difference to a component-wise comparison allowed this embodiment is an estimate the heating effect of all active amplifiers and a concentration of interventions on less important power amplifiers. In addition, can For example, an illicit active power amp is quite active remain, if the permitted sum is not exceeded altogether so that the freedom of application in the adaptation of a control unit to a Motor vehicle type, for example, to a specific type of combustion engine, if possible little affected becomes.
Ferner ist bevorzugt, dass ein Ansteuermuster wenigstens einer Endstufe verändert wird, wenn die erste Summe größer als die zweite Summe ist.Further It is preferable that a driving pattern of at least one output stage changed if the first sum is greater than the second sum is.
Durch die Veränderung eines Ansteuermusters wird die Verlustleistung beeinflusst. Dabei umfasst der Begriff der Veränderung sowohl ein digitales Abschalten unerlaubt aktiver Endstufen als auch eine verlustleistungsverringernde Änderung, die hinter einem digitalen Abschalten zurückbleibt. Zum Beispiel können Ansteuertastverhältnisse geändert werden. Bei Einspritzendstufen eines Steuergeräts eines Verbrennungsmotors, die für eine einzige Verbrennung eine Vielzahl von Einzeleinspritzimpulsbreiten, z.B. für Vor-, Haupt- und Nacheinspritzungen ausgeben, kann zum Beispiel auf eine einzige Einspritzung umgeschaltet werden. Dadurch werden zwar möglicherweise der Geräuschkomfort und andere weniger wichtige Eigenschaften beeinträchtigt, die Drehmomententwicklung des Verbrennungsmotors bleibt jedoch im Wesentlichen bei verringerter elektrischer Verlustleistung im Steuergerät gleich.By changing a control pattern, the power loss is influenced. The term change includes both a digital shutdown of unauthorized active power amplifiers and a loss-performance-reducing change that lags behind a digital shutdown. For example, drive duty ratios can be changed. In the case of injection end stages of an internal combustion engine control unit which output a multiplicity of individual injection pulse widths for a single combustion, for example for pre, main and postinjections, it is possible, for example, to switch to a single injection. Although this may affect the noise comfort and other less important characteristics, the torque development of the internal combustion engine remains substantially the same with reduced electrical power loss in the control unit.
Bevorzugt ist auch, dass der Betriebszustand von einer Drehmomentanforderung und einer Temperatur des Verbrennungsmotors abhängt.Prefers is also that the operating state of a torque request and a temperature of the internal combustion engine depends.
Diese Ausgestaltung erlaubt eine zusätzliche Berücksichtigung der Steuergeräteumgebung. Moderne Steuergeräte werden zunehmend direkt auf dem Verbrennungsmotor montiert, so dass bei kaltem Verbrennungsmotor größere elektrische Verlustleistungen tolerierbar sind als bei einem warmen oder heißen Verbrennungsmotor.These Design allows for additional consideration the ECU environment. Modern control units are increasingly being mounted directly on the combustion engine, so that with cold combustion engine larger electrical Power losses are tolerable as in a warm or hot engine.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further Advantages will be apparent from the description and the attached figures.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand einer Verwendung bei einem Motorsteuergerät näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description based on a use in a Engine control unit explained in more detail. It show, each in schematic form:
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
Im
Einzelnen zeigt die
Aus
diesen und gegebenenfalls weiteren Sensorsignalen über andere
Betriebsparameter des Verbrennungsmotors, wie Ansaugluftmasse, Ansauglufttemperatur,
Abgastemperatur, Abgaszusammensetzung usw., formt das Steuergerät
Durch
einen Vergleich der Ist-Konfiguration K_ist mit der Vergleichskonfiguration
K_V wird gegebenenfalls die unerlaubte Aktivität einer Endstufe erkannt und
die unerlaubt aktive Endstufe, in diesem Fall die Endstufe E9, identifiziert.
So kann zum Beispiel durch eine Bildung der Summe aller Komponenten
des Spaltenvektors K_ist die im Steuergerät
Wenn
es nur auf die Wärmefreisetzung
im Steuergerät
Im
Fall der in der
Zunächst wird
jedoch unter Bezug auf
Dabei
entspricht der Schritt
An
den Schritt
Eine
unerlaubte Endstufenaktivität
führt dann
dazu, dass VE > S_VE
ist, was im Schritt
Ein
solcher Spaltenvektorwert wird, wie weiter oben beschrieben wurde,
mit einer Ist-Konfiguration verglichen, wie sie durch einen Ansteuervektor K_ist
festgelegt ist. Dabei wird im Folgenden als Beispiel ein Spaltenvektor
K_V für
den Betriebszustand LL,k, also für
einen kalten Verbrennungsmotor
Neben
dem Kennfeld
Der
weitere Vektor W aus der
Unter
den hier angegebenen Randbedingungen ist die tatsächliche
Verlustleistung von 105 mW größer als
die erlaubte Verlustleistung von 100 mW, so dass eine Gegenmaßnahme auszulösen ist.
Diese Gegenmaßnahme
kann zum Beispiel darin bestehen, dass von den tatsächlich aktiven
Endstufen gerade die abgeschaltet wird, deren Prioritätskennziffer aus
dem Kennfeld
Alternativ zu einem kompletten Abschalten einer oder mehrerer Endstufen können auch Ansteuermuster einzelner Endstufen verändert werden. So bietet es sich zum Beispiel für den Fall von Einspritzendstufen an, verlustleistungsintensive Mehrfacheinspritzungen, bei denen die gesamte einzuspritzende Kraftstoffmenge zum Beispiel auf eine Voreinspritzung, eine Haupteinspritzung und eine Nacheinspritzung verteilt wird, zu einer einzigen Einspritzung zusammenzufassen, bei der die gleiche Kraftstoffmenge dosiert wird wie bei der Summe der zu einer Verbrennung gehörenden Teileinspritzung.alternative to a complete shutdown of one or more power amplifiers can also Control pattern of individual power amplifiers are changed. So it offers for example for the case of injection end stages, loss-intensive multi-injections, where the total amount of fuel to be injected for example on a pre-injection, a main injection and a post-injection distributed to a single injection, in which the same amount of fuel is metered as in the sum the one belonging to a combustion Partial injection.
Weil
das Einspritzventil bei einer einzigen Einspritzung nur einmal geöffnet und
geschlossen werden muss, ergibt sich eine geringere Verlustleistung
im Steuergerät
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510021490 DE102005021490A1 (en) | 2005-05-10 | 2005-05-10 | Control device protecting method for e.g. lorry, involves comparing actual configuration of actual active output stage with comparison configuration of permitted active stage to determine heating of device resulting from control of subset |
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DE200510021490 DE102005021490A1 (en) | 2005-05-10 | 2005-05-10 | Control device protecting method for e.g. lorry, involves comparing actual configuration of actual active output stage with comparison configuration of permitted active stage to determine heating of device resulting from control of subset |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20120319 |
|
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |