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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für ein Kraftfahrzeug,
das zumindest ein Steuergerät
aufweist, dessen Funktionsfähigkeit
innerhalb des Steuerungssystems, also quasi „on board" überprüfbar ist.
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Für die Freigabe
von Steuerungssystemen in Kraftfahrzeugen ist es erforderlich, die
Steuergeräte des
Steuerungssystems hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Beispielsweise müssen bestimmte
Steuergeräte
fehlerhafte Signale von Sensoren oder Aktoren erkennen und entsprechende
Fehlerprotokolle erzeugen und ggf. geeignete Gegenmaßnahmen
einleiten. Die Überprüfung des
Steuerungssystems erfolgt dabei im Einbauzustand, also an board
des Fahrzeugs.
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Aus
der
DE 103 52 282
A1 ist ein Prüfgerät für Kfz-Werkstätten zum
Prüfen
der Funktionsfähigkeit
einer Fahrzeugkomponente bekannt, das aktiv ein Prüfsignal
als Eingangssignal für
die jeweils zu prüfende
Komponente generieren kann.
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Aus
der
DE 101 41 331
B4 ist ein Verfahren zur Offset-Kalibrierung eines Sensorsignals bekannt.
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Die
DE 195 02 149 C1 offenbart
ein Verfahren zur Prüfung
von Steuergeräten,
das während
der Herstellung der Steuergeräte
durchgeführt
wird.
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Ein
weiteres Verfahren zur Prüfung
von Steuergeräten
ist aus der
DE 41 21
637 C2 bekannt, bei dem das jeweilige Steuergerät neben
einem Nutzprogramm zusätzlich
ein Testprogramm enthält.
In Abhängigkeit
des Testprogramms werden die Eingänge und Ausgänge des
Steuergeräts
mit simulierten Messwerten auf Funktionstüchtigkeit geprüft.
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Aus
der
DE 41 11 865 A1 ist
ein Testsystem für
kraftfahrtechnische elektronische Steuereinheiten bekannt, bei dem
ein Testgerät über Steckverbinder mit
der zu testenden Steuereinheit lösbar
verbindbar ist.
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Aus
der
DE 36 32 569 C2 ist
es bekannt, zur Überprüfung eines
Steuergeräts
die einzelnen Eingänge
und/oder Ausgänge
des Steuergeräts
nacheinander mit simulierten Messwerten auf Funktionstüchtigkeit
zu prüfen,
wobei jeweils die übrigen
Ein- und Ausgänge
wirkungslos sind. Die vom Steuergerät ermittelten Werte werden
durch ein Testprogramm über
eine Schnittstelle an einen externen Prüfrechner übermittelt und dort auf Richtigkeit
geprüft.
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Die
DE 101 31 317 A1 zeigt
ein Verfahren zum Testen eines Steuergeräts, das in einem Kraftfahrzeug
zum Einsatz kommt. Das Steuergerät
umfasst zumindest eine Schnittstelle für einen Datenbus sowie einen
Mikroprozessor mit einem Steuerprogramm. Das Steuerprogramm umfasst
ein Prüfprogramm,
das zum Beispiel über
die Schnittstelle aktivierbar ist. Dem Steuergerät sind über die Schnittstelle virtuelle
Testobjekte zuführbar,
die vom Steuerprogramm verarbeitet werden, wobei die dabei entstehenden
Ergebnisse über
die Schnittstelle auslesbar sind.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
ein Steuerungssystem der eingangs genannten Art eine verbesserte
Ausführungsform
anzugeben, die sich insbesondere durch andere oder verbesserte Möglichkeiten
zur Überprüfung des Steuergeräts auszeichnet.
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Dieses
Problem wird durch die Gegenstände der
unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Verstelleinrichtung
zum Verändern von
Signalen in eine Aktorsignalstrecke, über die das Steuergerät einen
Aktor ansteuern kann, so einzubinden, dass sich die Verstelleinrichtung
zwischen dem Steuergerät
und dem jeweiligen Aktor, also quasi vor dem Aktor befindet. Die
Verstelleinrichtung kann dann im Prüfbetrieb eingehende, vom Steuergerät stammende
Stellsignale in Abhängigkeit
der jeweiligen Prüfroutinen
verändern
und den Aktor mit den veränderten
Stellsignalen ansteuern. Beim erfindungsgemäßen Steuerungssystem können somit veränderte oder
auch fehlerhafte Ausgangssignale am Steuergerät simuliert werden. Die Reaktionen des
Aktors bzw. bei entsprechender Rückkopplung des
Steuergeräts
auf die veränderten
Stellsignalen können
dann auf entsprechende Weise protokolliert und ausgewertet werden.
Das vorgeschlagene Steuerungssystem ermöglicht mit Hilfe der Verstelleinrichtung
somit eine On-Board-Diagnose
des Steuergeräts
und/oder des jeweiligen Aktors unter der Berücksichtigung simulierter, veränderter
Ausgangssignale des Steuergeräts,
die zur Ansteuerung des Aktors dienen. Auf diese Weise kann die
Qualität
der Funktionsüberprüfung des
Steuergeräts
bzw. des Aktors erhöht
werden.
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Gemäß einer
Weiterbildung kann die Verstelleinrichtung so ausgestaltet sein,
dass sie in einem Neutralmodus betreibbar ist, in dem sie die eingehenden
Stellsignale des Steuergeräts
unverändert
zum Aktor ausgibt. Durch diese Bauweise wird die Möglichkeit
geschaffen, das Steuerungssystem mit montierter Verstelleinrichtung
so zu betreiben, als wäre die
Verstelleinrichtung nicht vorhanden. Dies kann für bestimmte Betriebssituationen
des Fahrzeugs von Bedeutung sein. Beispielsweise ist es dadurch
möglich,
das mit der Verstelleinrichtung ausgestattete Fahrzeug sicher zu
einem Prüfstand
bzw. zu einer Teststrecke zu überführen, indem
die Verstelleinrichtung hierzu im Neutralmodus betrieben wird.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Ausführungsform
kann die Verstelleinrichtung so ausgestaltet sein, dass sie in einem
Adaptermodus betreibbar ist, in dem sie die eingehenden Stellsignale
des Steuergeräts
in Abhängigkeit
einer einstellbaren und/oder vorbestimmten Adaptionsvorschrift verändert und
die veränderten
Stellsignale zum Aktor ausgibt. Durch diese Ausgestaltung ist es
beispielsweise möglich, die
Ansteuerung des jeweiligen Aktors durch das Steuergerät permanent
in einer vorbestimmten Weise zu modifizieren, indem die Verstelleinrichtung
im Adaptermodus betrieben wird. Auf diese Weise lässt sich
das Steuergerät
modifizieren, so dass es insbesondere möglich ist, das gleiche Steuergerät bei unterschiedlichen
Fahrzeugkonfigurationen zu verwenden, da die jeweilige Adaption
mit Hilfe der Verstelleinrichtung realisierbar ist, die hierzu dauerhaft
im Adaptermodus betrieben wird.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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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.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Steuerungssystems
mit einer Verstelleinrichtung,
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2 eine
Ansicht wie in 1, jedoch ohne Verstelleinrichtung,
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3 eine
stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung der Verstelleinrichtung,
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4 eine
Ansicht wie in 1, jedoch mit mehreren Verstelleinrichtungen.
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Entsprechend 1 umfasst
ein Steuerungssystem 1 nach der Erfindung zumindest einen Aktor 2 und
zumindest ein Steuergerät 3 sowie
wenigstens eine Verstelleinrichtung 4. Des Weiteren kann
das Steuerungssystem 1 wenigstens einen Sensor 5 aufweisen.
Das Steuerungssystem 1 ist in einem nicht gezeigten Kraftfahrzeug
angeordnet. Beim Aktor 2 handelt es sich um einen Fahrzeugaktor und
beim Steuergerät 3 handelt
es sich um ein Fahrzeugsteuergerät.
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Beim
Aktor 2 handelt es sich grundsätzlich um ein beliebiges, durch
Stellsignale des Steuergeräts 3 ansteuerbares
Bauteil, wie z. B. ein Ventil, ein Elektromotor, ein Elektromagnet
oder eine beliebige andere Stell-, Antriebs- oder Schalteinrichtung.
Das Steuergerät 3 dient
zur Betätigung
des wenigstens einen Aktors 2. Dies erfolgt beispielsweise
in Abhängigkeit
eingehender Signale, die beispielsweise über den Sensor 5 oder über einen
anderen Sensor oder andere Eingabeeinrichtungen zugeführt werden.
Zur Betätigung
des Aktors 2 generiert das Steuergerät 3 entsprechende
Stellsignale 6, die hier durch einen Pfeil symbolisiert
sind und auf einen Signalausgang 7 des Steuergeräts 3 gelegt
werden.
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Der
Sensor 5 überwacht
einen grundsätzlich beliebigen
Parameter, generiert ein entsprechendes Sensorsignal 8,
das hier durch einen Pfeil symbolisiert ist, und stellt dieses an
einem Signalausgang 9 bereit. Beispielsweise handelt es
sich beim Sensor 5 um einen Abstandssensor, einen Temperatursensor, einen
Drucksensor oder um einen Lichtsensor. Die Verstelleinrichtung 4 ist
so ausgestaltet, dass sie eingehende Signale verändern und die veränderten
Signale ausgeben kann.
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Das
Steuerungssystem 1 weist eine Aktorsignalstrecke 10 auf,
die zur Übertragung
von Signalen zwischen Steuergerät 3 und
Aktor 2 dient. Die Aktorsignalstrecke 10 ist einerseits
mit dem Signalausgang 7 des Steuergeräts 3 und andererseits
mit einem Signaleingang 11 des Aktors 2 verbunden.
Die Verstelleinrichtung 4 ist nun in die Aktorsignalstrecke 10 eingebunden.
Hierzu ist die Verstelleinrichtung 4 über die Aktorsignalstrecke 10 eingangsseitig
mit dem Signalausgang 7 des Steuergeräts 3 und ausgangsseitig
mit dem Signaleingang 11 des Aktors 2 verbunden.
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Außerdem ist
im vorliegenden Fall eine Sensorsignalstrecke 12 vorgesehen,
die zur Übertragung von
Signalen zwischen dem Sensor 5 und dem Steuergerät 3 dient.
Hierzu ist die Sensorsignalstrecke 12 einerseits mit dem
Signalausgang 9 des Sensors 5 und andererseits
mit einem Signaleingang 13 des Steuergeräts 3 verbunden.
Vorzugsweise ist die Verstelleinrichtung 4 auch in diese
Sensorsignalstrecke 12 eingebunden. Hierzu ist die Verstelleinrichtung 4 über die
Sensorsignalstrecke 12 eingangsseitig mit dem Signalausgang 9 des
Sensors 5 und ausgangsseitig mit dem Signaleingang 13 des
Steuergeräts 3 verbunden.
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Die
Verstelleinrichtung 4 ist nun so ausgestaltet, dass sie
in einem Aktorprüfmodus
betrieben werden kann. In diesem Aktorprüfmodus überprüft die Verstelleinrichtung 4 die
Funktionsfähigkeit
des Steuergeräts 3 und/oder
des Aktors 2. Zu diesem Zweck verändert die Verstelleinrichtung 4 ein
eingehendes, vom Steuergerät 3 kommendes,
zur Ansteuerung des Aktors 2 vorgesehenes Stellsignal 6.
Diese Veränderung
erfolgt dabei in Abhängigkeit
einer einstellbaren und/oder vorbestimmten Aktorprüfroutine. Die
Verstelleinrichtung 4 gibt dann ein verändertes Stellsignal 6' zum Aktor 2 aus,
was hier wieder durch einen Pfeil symbolisiert ist.
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Optional
kann vorgesehen sein, die Verstelleinrichtung 4 außerdem so
auszugestalten, dass sie in einem Sensorprüfmodus betrieben werden kann. In
diesem Sensorprüfmodus
prüft die
Verstelleinrichtung 4 die Funktionsfähigkeit des Steuergeräts 3. Hierzu
verändert
sie die eingehenden, vom Sensor 5 stammenden Sensorsignale 8.
Diese Veränderung erfolgt
dabei in Abhängigkeit
einer einstellbaren und/oder vorbestimmten Sen sorprüfroutine.
Die Verstelleinrichtung 4 gibt dann veränderte Sensorsignale 8', die hier durch
einen Pfeil symbolisiert sind, zum Steuergerät 3 aus.
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Üblicherweise
kann der jeweilige Aktor 2 seinerseits Aktorsignale 14 generieren,
die hier durch einen Pfeil symbolisiert sind und diese dem Steuergerät 3 über die
Aktorsignalstrecke 10 zuführen. Die Aktorsignale 2 ermöglichen
dem Steuergerät 3 eine Funktionsüberprüfung und
Zustandsüberprüfung des Aktors 2.
Optional kann nun vorgesehen sein, dass die Verstelleinrichtung 4 so
ausgestaltet ist, dass sie im Prüfmodus
außerdem
die vom Aktor 2 kommenden Aktorsignale 14 verändert. Auch
diese Veränderung
folgt vorzugsweise in Abhängigkeit
der Aktorprüfroutine.
Die veränderten
Aktorsignale 14' werden dann
dem Steuergerät 3 zugeführt.
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Das
Steuerungssystem 1 besitzt durch die in die Aktorsignalstrecke 10 bzw.
in die Sensorsignalstrecke 12 eingebundene Verstelleinrichtung 4 vielfältige Möglichkeiten
zur Funktionsprüfung
des Steuergeräts 3 und
auch des Aktors 2. Dabei kann die jeweilige Funktionsüberprüfung am
montierten, also im Fahrzeug angebrachten Steuerungssystem 1 erfolgen.
Demnach könne
On-Board-Diagnosen 8 durchgeführt werden, sogenannter OBD-Betrieb.
Beispielsweise kann das Steuergerät 3 im normalen Betrieb
des Steuerungssystems 1 eine Vielzahl von Stellsignalen 6 über die
Aktorsignalstrecke 10 zum Aktor 2 senden, um diesen
auf entsprechende Weise zu betätigen
bzw. anzusteuern. Die Verstelleinrichtung 4 kann nun einzelne
oder mehrere oder sämtliche
dieser Stellsignale 6 in Abhängigkeit der jeweiligen Prüfroutine
verändern
und das entsprechende veränderte
Stellsignal 6' bzw.
die veränderten
Stellsignale 6' dem
Aktor 2 zuführen.
Der Aktor 2 erhält
eingangsseitig somit die veränderten
Stellsignale 6' sowie
ggf. parallel dazu nicht veränderte,
reale Stellsignale 6. Die Reaktion des Aktors 2 kann
in entsprechenden Fehlerprotokollen festgehalten bzw. gespeichert
und ggf. ausgewertet werden.
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Die
veränderten
Stellsignale 6' können im Aktor 2 Aktorsignale 14 auslösen, die
im Steuergerät 3 ihrerseits
analysiert werden und entsprechende Reaktionen auslösen. Die
Aktorsignale 14 können dabei
beispielsweise unverändert
durch die Verstelleinrichtung 4 hindurch geleitet werden.
Hierdurch erhält
das Steuergerät 3 ein
Feedback zu den Stellsignalen 6. Ein entsprechendes Feedback
kann auch über
die Sensorsignale 8 erfolgen, sofern die jeweilige Aktorbetätigung sich
auf einen Sensor 5 auswirkt. Das Steuergerät 3 muss
nun erkennen, dass die erhaltenen Aktorsignale 14 bzw.
die empfangenen Sensorsignale 8 nicht zu den Stellsignalen 6 passen, da
tatsächlich
an deren Stelle ja die veränderten Stellsignale 6' zum Aktor 2 gesendet
wurden. Die Reaktion des Steuergeräts 3 auf die veränderten
Stellsignale 6' kann
somit ermittelt werden.
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Auf
entsprechende Weise kann auch die Reaktion des Steuergeräts 3 auf
veränderte
Sensorsignale 8' und/oder
auf veränderte
Aktorsignale 14' überprüft werden.
Dabei kann die Verstelleinrichtung 4 die Stellsignale 6,
die Sensorsignale 8 und die Aktorsignale 14 kumulativ
oder alternativ verändern.
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Entsprechend
den 1 und 2 sind zur Einbindung der Verstelleinrichtung 4 in
die Aktorsignalstrecke 10 eine erste eingangseitige Steckverbindung 15 und
eine erste ausgangsseitige Steckverbindung 16 vorgesehen.
Zur Einbindung der Verstelleinrichtung 4 in die Sensorsignalstrecke 12 sind
hier analog eine zweite eingangsseitige Steckverbindung 17 und
eine zweite ausgangsseitige Steckverbindung 18 vorgesehen.
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Die
erste eingangsseitige Steckverbindung 15 weist eine an
der Verstelleinrichtung 4 ausgebildete bzw. mit der Verstell einrichtung 4 verbundene
erste eingangsseitige Buchse 19 und einen ersten eingangsseitigen
Stecker 20 auf, der mit einem mit dem Signalausgang 7 des
Steuergeräts 3 verbundenen Teil 21 der
Aktorsignalstrecke 10 verbunden ist. Die erste ausgangsseitige
Steckverbindung 16 weist eine an der Verstelleinrichtung 4 ausgebildete
bzw. damit verbundene erste ausgangsseitige Buchse 22 sowie einen
ersten ausgangsseitigen Stecker 23 auf, der mit einem mit
dem Signaleingang 11 des Aktors 2 verbundenen
Teil 24 der Aktorsignalstrecke 10 verbunden ist.
Die Stecker 20, 23 und die Buchsen 19, 22 der
ersten Steckverbindungen 15, 16 sind so ausgestaltet
und aufeinander abgestimmt, dass einerseits gemäß 1 der erste
eingangsseitige Stecker 20 mit der ersten eingangsseitigen
Buchse 19 steckbar ist und der erste ausgangseitige Stecker 23 mit der
ersten ausgangsseitigen Buchse 22 steckbar ist. Andererseits
sind die ersten Steckverbindungen 15, 16 auch
so ausgestaltet und aufeinander abgestimmt, dass der erste eingangsseitige
Stecker 20 mit dem ersten ausgangsseitigen Stecker 23 steckbar ist.
Dementsprechend kann der Aktor 2 gemäß 2 unter
Umgehung der Verstelleinrichtung 4 direkt mit dem Steuergerät 3 über die
Aktorsignalstrecke 10 verbunden werden.
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Vorzugsweise
weist die zweite eingangsseitige Steckverbindung 17 eine
an der Verstelleinrichtung 4 ausgebildete oder mit dieser
verbundene zweite eingangsseitige Buchse 25 sowie einen
zweiten eingangsseitigen Stecker 26 auf, der mit einem mit
dem Signalausgang 9 des Sensors 5 verbunden Teil 27 der
Sensorsignalstrecke 12 verbunden ist. Die zweite ausgangsseitige
Steckverbindung 18 weist vorzugsweise eine mit der Verstelleinrichtung 4 verbundene
oder daran ausgebildete zweite ausgangsseitige Buchse 28 und
einen zweiten ausgangsseitigen Stecker 29 auf, der mit
einem mit dem Signaleingang 13 des Steuergeräts 3 verbundenen
Teil 30 der Sensorsignalleitung 12 verbunden ist.
Vorzugsweise sind gemäß 1 auch
die zweiten Steckverbindungen 17, 18 so ausgestaltet
und aufeinander abgestimmt, dass zum einen der zweite eingangsseitige Stecker 26 mit
der zweiten eingangsseitigen Buchse 25 steckbar ist und
der zweite ausgangsseitige Stecker 29 mit der zweiten ausgangsseitigen
Buchse 28 steckbar ist. Zum anderen sind die zweiten Steckverbindungen 17, 18 auch
so aufeinander abgestimmt, dass gemäß 2 der zweite
eingangsseitige Stecker 26 mit dem zweiten ausgangsseitigen
Stecker 29 steckbar ist. Auf diese Weise kann der jeweilige Sensor 5 über die
Sensorsignalstrecke 12 direkt mit dem Steuergerät 3 verbunden
werden.
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Durch
die aufgezeigte Bauweise der Steckverbindungen 15 bis 18 ist
es ohne weiteres möglich, die
Verstelleinrichtung 4 bei Bedarf nachträglich in das Steuerungssystem 1 einzubauen
bzw. wieder auszubauen, wenn sie nicht mehr benötigt wird. Bemerkenswert ist
außerdem,
dass die Verstelleinrichtung 4 vorzugsweise als separate
Einheit ausgebildet ist, so dass es insbesondere möglich ist,
die Verstelleinrichtung 4 nachzurüsten bzw. nur vorübergehend in
das Steuerungssystem 1 einzubauen.
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Ohne
Beschränkung
der Allgemeinheit kann die Verstelleinrichtung 4 entsprechend 3 eine Steuereinrichtung 31 aufweisen,
die insbesondere einen Prozessor mit Datenspeicher umfassen kann. Des
Weiteren kann die Verstelleinrichtung 4 beispielsweise
eine Einrichtung 32 zum Erhöhen bzw. zum Erniedrigen eines
elektrischen Widerstands, eine Einrichtung 33 zum Verändern der
Signalübertragung
sowie eine Einrichtung 34 zur Simulation elektrischer Fehler
aufweisen. Des Weiteren können Schalter 35 und 36 vorgesehen
sein. Im Beispiel sind außerdem
ein Spannungsversorgungsanschluss 37 und eine Steuerschnittstelle 38 vorgesehen. Über den
Spannungsversorgungsanschluss 37 ist die Verstelleinrichtung 4 entsprechend
einem Pfeil 39 an eine Spannungsversorgung, insbesondere
des Fahrzeugs anschließbar. Über die
Steuerungsschnittstelle 38 ist die Verstelleinrichtung 4 zum
Beispiel an ein Steuerungsnetzwerk 40 insbesondere ein
Bussystem, z.B. CAN-Bus, anschließbar.
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Der
hier in 3 gezeigte vereinfachte Aufbau
ist für
den Bereich der Stellsignale 6 wiedergegeben, gilt jedoch
analog auch für
den Bereich der Aktorsignale 14 sowie für den Bereich der Sensorsignale 8.
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Die
Steuereinrichtung 31 ist auf geeignete Weise mit den Einrichtungen 32, 33, 34,
den Schaltern 35, 36, dem Spannungsversorgungsanschluss 37 und
der Steuerungsschnittstelle 38 verbunden.
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Im
gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel
enthält
die Verstelleinrichtung 4 außerdem einen Bypass 41 zur
Umgehung der Einrichtung 33 zur Veränderung der Signalübertragung,
wobei der Bypass 41 mit dem Schalter 36 aktivierbar
und deaktivierbar ist. Bei aktiviertem Bypass 41 ist ein
Durchschleifen des eingehenden Stellsignals 6 ohne Veränderung
durch die Verstelleinrichtung 4 vereinfacht, um ein unverändertes
Stellsignal 6 ausgangsseitig ausgeben zu können.
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Die
Einrichtung 33 zur Veränderung
der Signalübertragung
kann beispielsweise ein Addierglied und/oder ein Verstärkungsglied
und/oder ein Offsetglied umfassen. Sofern die Stellsignale 6 als
pulsweitenmodulierte Stellsignale oder PMW-Signale ausgestaltet
sind, kann die Verstelleinrichtung 4 beispielsweise dazu
ausgestaltet sein, eine Pulsweite und/oder eine Frequenz der PMW-Signale
zu verändern. Üblicherweise
enthält
das Steuergerät 3 eine Vielzahl
von Kennlinien und Kennfeldern, mit deren Hilfe der jeweilige Aktor 2 in
Abhängigkeit
von einer Vielzahl von Parametern, die insbesondere über Sensoren 5 dem
Steuergerät 3 zugeführt werden,
angesteuert wird. Die Verstelleinrichtung 4 kann nun so ausgestaltet
sein, dass sie die in den Kennfeldern oder Kennlinien gegebenen
Zusammenhänge
oder Beziehungen verändert
bzw. eine Veränderung
dieser Kennfelder oder Kennlinien simuliert. Hierdurch kann beispielsweise
eine Veränderung
der dem Steuergerät 3 zugeführte Parameter
simuliert werden, ohne dass hierzu ein entsprechendes Sensorsignal
beeinflusst werden muss. Des Weiteren kann die Verstelleinrichtung
auch so ausgestaltet sein, dass sie die eingehenden Signale, insbesondere
mit Hilfe der Einrichtung 34 zur Simulation elektrischer Fehler
so verändert,
dass dadurch Fehler im Aktor 2 und/oder in der Signalstrecke 10 und/oder
im Sensor 5 und/oder im Steuergerät 3 simuliert werden
können.
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Simulierte
elektrische Fehler sind beispielsweise ein Kurzschluss nach der
Fahrzeugbatterie oder in der Versorgungsspannung oder ein Kurzschluss
nach der Masse oder eine Leitungsunterbrechung.
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Die
Verstelleinrichtung 4 kann bei einer bevorzugten Ausführungsform
auch so ausgestaltet werden, dass sie in einem Neutralmodus betrieben werden
kann. In diesem Neutralmodus kann die Verstelleinrichtung 4 die
eingehenden Signale 6, 8, 14 unverändert ausgeben.
Auf diese Weise kann die Verstelleinrichtung 4 quasi deaktiviert
werden, ohne dass dadurch die Funktionsfähigkeit des Steuerungssystems 1 beeinträchtigt wird.
Im Neutralmodus ist vorzugsweise der Bypass 41 aktiviert.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
kann die Verstelleinrichtung 4 in einem Adaptermodus betrieben
werden. In diesem Adaptermodus kann die Verstelleinrichtung 4 eingehende Stellsignale 6 des
Steuergeräts 3 in
Abhängigkeit
einer Adaptionsvorschrift, die vorbestimmt ist bzw. einstellbar
ist, verändern
und die so veränderten
Stellsignale 6' zum Aktor 2 ausgeben.
Die Veränderung
der eingehenden Stellsignale 6 erfolgt dabei nicht mit
einer Prüfroutine,
sondern in Abhängigkeit
einer Adaptionsvorschrift, die einem ganz anderen Zweck dient, nämlich dem
das Steuergerät 3 mit
Hilfe der Verstelleinrichtung 4 im Hinblick auf eine modifizierte
Funktionalität
zu adaptieren. Dementsprechend kann die Verstelleinrichtung 4 auch
so ausgestaltet sein, dass sie im Adaptermodus die Funktionalität des Steuergeräts 3 und/oder
des Aktors 2 und/oder des Sensors 5 dauerhaft
modifiziert. Beispielsweise ist es dadurch mit Hilfe der Verstelleinrichtung 4 und
eines entsprechend eingestellten Adaptermodus möglich, das gleiche Steuergerät 3 für unterschiedliche
Aktoren 2 zu verwenden. Beispielsweise kann das Fahrzeug
mit einer anderen Kraftstoffeinspritzanlage ausgerüstet werden,
z. B. beim Wechseln von einem Betrieb des Fahrzeugs mit Benzin auf
einen Betrieb des Fahrzeugs mit Gas. Die für die Gaszumessung verwendeten
Einspritzventile (Aktoren) benötigen
für ihre
Ansteuerung andere Kennfelder als die für die Benzinzumessung verwendeten
Aktoren der zugehörigen Kraftstoffeinspritzanlage.
Mit Hilfe der Verstelleinrichtung 4 kann durch eine entsprechende
Adaptionsvorschrift das Steuergerät 3 zur Ansteuerung
der neuen Kraftstoffeinspritzanlage adaptiert werden, ohne dass
das Steuergerät 3 selbst
geändert
werden muss.
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Entsprechend 4 kann
das Steuerungssystem 1 bei einer bevorzugten Ausführungsform mehrere
Verstelleinrichtungen 4 aufweisen, die in das Netzwerk 40 eingebunden
sind. Beispielsweise sind hier zumindest zwei Verstelleinrichtungen 4 zwischen
dem Steuergerät 3 und
jeweils einem Sensor 5 angeordnet und zumindest zwei Verstelleinrichtungen 4 zwischen
dem Steuergerät 3 und
jeweils einem Aktor 2 angeordnet. Zur vereinfachten Darstellung sind
in 4 einige der in den 1 bis 3 gezeigten
Komponenten weggelassen.
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Über das
Netzwerk 40 ist an die untereinander vernetzten Verstelleinrichtungen 4 eine
externe Masterverstelleinrichtung 42 anschließbar. Die
Masterverstelleinrichtung 42 ist beispielsweise ein Computer
oder eine sonstige geeignete Eingabeeinrichtung. Über die
externe Masterverstelleinrichtung 42 kann auf sämtliche
Verstelleinrichtungen 4 des Netzwerks 40 separat
oder insgesamt zugegriffen werden. Hierdurch ist es möglich, komplexe
Prüfprogramme
durchzuführen.
Ebenso ist es möglich,
im Rahmen eines Prüfprogramms
einzelne Verstelleinrichtungen 4 zu modifizieren oder gezielt
zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Beispielsweise kann über die
Masterverstelleinrichtung 42 die jeweilige Prüfroutine
und/oder die jeweilige Adaptionsvorschrift verändert bzw. eingestellt werden.
Mit Hilfe des mehrere, untereinander vernetzte Verstelleinrichtungen 4 aufweisenden
Steuerungssystems 1 ist es insbesondere möglich, das
komplette Steuerungssystem 1 an board des Fahrzeugs hinsichtlich
der Funktionalität
wenigstens eines Steuergeräts 3 zu überprüfen.
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In
den nachfolgenden Ausführungen
wird zum einen auf Aspekte eingegangen, die in den vorstehenden
Ausführungen
noch nicht angesprochen worden sind. Zum anderen werden Aspekte,
die bereits vorstehend behandelt wurden, weiter ausgeführt.
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Mit
der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 4 können gezielt
Signale, die über
eine Signalstrecke übertragen
werden, verändert
werden. Bei den Signalen kann es sich um Signale handeln, die über eine
Sensorsignalstrecke 12 von einem Sensor 5 zu einem
Steuergerät 3 übertragen
werden, oder um Signale 6, 14 handeln, die über eine
Aktorsignalstrecke 10 zwischen einem Aktor 2 und
einem Steuergerät 3 ausgetauscht
wer den. Bei den vorstehend genannten Signalen handelt es sich in
der Regel um analoge Signale.
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Eine
wesentliche Eigenschaft der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 4 ist,
dass mit dieser Verstelleinrichtung 4 die ihr als Eingangssignale
zugeführten
Signale verändert
und die veränderten
Signale dann als Ausgangssignale ausgegeben werden. Mit der Verstelleinrichtung 4 werden
in dem Sinne keine Signale generiert, dass in ihr zusätzlich zu
den ihr als Eingangssignale zugeführten Signale weitere, d.h.
neue Signale geschaffen werden. Bei den der Verstelleinrichtung 4 zugeführten Signale
handelt es sich um Sensorsignale 8 und/oder um Aktorsignale 14 und/oder
um Stellsignale 6. Mit anderen Worten: das der Verstelleinrichtung 4 zugeführte jeweilige
Originalsignal wird in veränderter Form
von der Verstelleinrichtung 4 ausgegeben.
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Durch
den Anschluss der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 4 an
eine externe Masterverstelleinrichtung 42 ist die mittels
der Verstelleinrichtung realisierte Signalübertragung gezielt parametrisierbar.
Der Anschluss der Verstelleinrichtung an die externe Masterverstelleinrichtung 42 erfolgt über eine
Steuerungsschnittstelle 38. Die Anbindung der Verstelleinrichtung 4 an
eine Spannungsversorgung 39 erfolgt über einen Spannungsversorgungsanschluss 37.
Bei dieser Ausgestaltungsform sind die beiden Anschlüsse, nämlich der
Spannungsversorgungsanschluss 37 und die Steuerungsschnittstelle 38 unterschiedlich
ausgeführt.
Vorteilhafterweise können,
wie in 4 dargestellt, mehrere Verstelleinrichtungen über deren
jeweilige Steuerungsschnittstelle 38 mit der externen Masterverstelleinrichtung 42 unter
Ausbildung eines Netzwerkes verbunden werden.
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Die
in den obigen Ausführungen
gewählte Darstellung
zweier unterschiedlicher Anschlüsse, nämlich zum
einen des Spannungsversorgungsanschlusses 37 und zum anderen
der Steuerungsschnittstelle 38 und der sich daraus beim
Einsatz mehrerer Verstelleinrichtungen ergebende schaltungstechnische
Aufbau soll keine einschränkende Wirkung
haben. Es ist nämlich
auch denkbar, in einer weiteren, einer zweiten Ausführungsform
die beiden Anschlüsse
identisch auszuführen.
In diesem Fall ist über
jeden der beiden Anschlüsse
die Funktion der Spannungsversorgung und die Funktion der Datenübertragung
im Sinne einer Ansteuerung realisiert. Dies ermöglicht beim Einsatz mehrerer
Verstelleinrichtung die Bildung einer Kaskade bzw. einer kaskadierten
Schaltung. D.h. eine erste Verstelleinrichtung 4 steht über einen
ersten Anschluss mit der externen Masterverstelleinrichtung 42 und
mit dem zweiten Anschluss mit einer zweiten Verstelleinrichtung
in Verbindung. Diese zweite Verstelleinrichtung steht wiederum über einen
Anschluss mit einer dritten Verstelleinrichtung in Verbindung, die
dritte Verstelleinrichtung steht wiederum über einen Anschluss mit einer
vierten Verstelleinrichtung in Verbindung und so weiter und so fort.
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Vorzugsweise
wird bei dieser zweiten Ausführungsform
für die
beiden Anschlüsse
eine standardisierte Schnittstelle verwendet. In diesem Fall erfolgt
der gleichzeitige Betrieb mehrerer Verstelleinrichtungen 4 durch
Kommunikation zwischen der externen Masterverstelleinrichtung 42 und
den Verstelleinrichtungen über
standardisierte Schnittstellen. Bei den standardisierten Schnittstellen
kann es sich vorzugsweise um digitale Schnittstellen, insbesondere
CAN-Schnittstellen handeln. Die Kommunikation kann beispielsweise
unter Verwendung bzw. auf Basis des in der Automobiltechnik bekannten
Protokolls KWP2000 erfolgen. Alternativ sind auch andere Protokolle
implementierbar. Durch diese Maßnahmen lässt sich
bei spielsweise die Erhöhung
bzw. Erniedrigung eines elektrischen Widerstandes mittels der Einrichtung 32 oder
die Erzeugung elektrischer Fehler, wie zum Beispiel eine Leitungsunterbrechung, mittels
der Einrichtung 34 realisieren. Mittels der Verstelleinrichtung 4 können somit
elektrische Fehler an dem zu prüfenden
Sensor 5 nachgebildet werden. Vorzugsweise ist bei der
zweiten Ausführungsform jede
Verstelleinrichtung zwei DSUB-Steckern ausgestattet.
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Bei
der in den 1 bis 4 beschriebenen
ersten Ausführungsform
weist die Verstelleinrichtung zwei Steckverbindungen auf. Bei der
Anbindung eines Sensors handelt es um die beiden Steckverbindungen 17 und 18.
Bei der Anbindung eines Aktors um die beiden Steckverbindungen 15 und 16. Die
beiden für
die Verstelleinrichtung jeweils vorhandenen Steckverbindungen stellen
Schnittstellen für die
Ein- und Ausgabe von Signalen dar. Es handelt sich um Schnittstellen
zur Übertragung
von analogen Daten. Somit handelt es sich um analoge Schnittstellen.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
ist die Verstelleinrichtung nicht mit zwei Steckverbindungen sondern
mit einer einzigen Steckverbindung ausgestattet. D. h. im Falle
der Anbindung eines Sensors fallen die beiden Steckverbindungen 17 und 18 zu
einer Steckverbindung zusammen. Im Falle der Anbindung eines Aktors
fallen die beiden Steckverbindungen 15 und 16 zu
einer Steckverbindung zusammen. In diesem Fall wird ein Sensor oder
ein Aktor über
ein so genanntes Y-Kabel mit der Verstelleinrichtung und dem Steuergerät verbunden.
Mit anderen Worten: die Verstelleinrichtung verfügt über ein universelles Steckerinterface,
das durch Anschluss eines Y-Kabels an beliebige Sensoren oder Aktoren
und Steuergeräte-Schnittstellen
adaptiert werden kann.
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Mit
der erfindungsgemäßen Versteileinrichtung
ist die Überprüfung folgender
Sensoren möglich:
Kühlwasser-,
Kraftstoff- und Öl-Temperatursensor,
P1-Ansaugluftdrucksensor, P2-Ladedrucksenor, P3-Abgasdrucksensor,
Differenz- und Rail-Drucksenor,
T2-Ladelufttemperatursensor, Abgastemperaturfühler PT200 vor dem Katalysator
und nach dem Katalysator. Diese Aufzählung soll keinen abschließenden Charakter
haben. Selbstverständlich
sind weitere Sensoren überprüfbar.
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Nachfolgende
werden mit Blick auf die erfindungsgemäße Versteileinrichtung weitere
Aspekte aufgeführt.
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Die
erfindungsgemäße Verstelleinrichtung
ist in einem kompakten, abgedichteten, insbesondere wasserdichten
Gehäuse
untergebracht. Dadurch eignet sich die Verstelleinrichtung zum mobilen
Einsatz in einem Fahrzeug. Sie kann beispielsweise im Motorraum
zur Überprüfung von
Motorsteuergeräten eingesetzt
werden.
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Mit
der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung
lässt sich
eine Veränderung
der Signalübertragung
realisieren. Und zwar der Signalübertragung zwischen
einem Sensor und einem zugehörigen Steuergerät und/oder
zwischen einem Steuergerät und
einem von diesem angesteuerten Aktor.
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Als
Veränderungen
in der Signalübertragung sind
denkbar: Hinzufügen
eines Offsetwertes zu dem Eingangssignal, Verstärkung des Eingangssignals, Vorgabe
eines minimalen oder eines maximalen Wertes, Vorgabe eines konstanten
Wertes, Vorgabe eines Wertebereiches für den Signalausgang. Selbstverständlich können auch
mehrere der vorgenannten Maßnahmen
miteinander kombiniert werden.
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Vorteilhafterweise
stehen sowohl das am Eingang der Verstelleinrichtung vorliegende,
unveränderte
Signal, als auch das am Ausgang der Verstelleinrichtung vorliegende,
ggf. veränderte
Signal zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.
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Die
erfindungsgemäße Verstelleinrichtung kommt
bei der Applikationsarbeit zum Einsatz. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung ersetzt
die manuelle Beeinflussung von Sensorsignalen zur Überprüfung der
Funktionalität
eines Steuergerätes.
Hierzu werden über
einen externen Rechner, die so genannte externe Masterverstelleinrichtung
verschiedene Umfeldveränderungen
vorgegeben.
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Ein
Vorteil bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung ist
der, dass auf den Einsatz großer
und komplexer Aufbauten, beispielsweise so genannter HIL-Prüfstände verzichtet werden
kann. Zudem lässt
mittels der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung
der Zeitaufwand für
die Überprüfung der
Sensorfunktionen im Steuergerät deutlich
reduzieren. Damit lassen sich Entwicklungszeitungen und somit Entwicklungskosten
reduzieren.
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Zusammengefasst
lässt sich
die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung
wie folgt beschrieben: es handelt sich um Verstelleinrichtung mit
mindestens einer ersten Schnittstelle, die so ausgebildet ist, dass über diese
erste Schnittselle ein Sensor oder ein Aktor unter Zwischenschaltung
der Verstelleinrichtung mit einem Steuergerät lösbar verbindbar ist. Des weiteren
weist die Verstelleinrichtung mindestens eine zweite Schnittstelle
auf, die so ausgebildet ist, dass über diese zweite Schnittstelle
die Verstelleinrichtung mit einer externen Masterverstelleinrichtung
lösbar verbindbar
ist. Die Verstelleinrichtung ist mittels der externen Masterverstelleinrichtung
zur Veränderung eines
von dem Sensor erzeugten Sensorsignals oder zur Veränderung
von zwischen dem Aktor und dem Steuergerät ausgetauschten Signalen ansteuerbar.
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Vorzugsweise
ist die Verstelleinrichtung in einem wasserdichten Gehäuse untergebracht.
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Vorzugsweise
ist die Verstelleinrichtung mit zwei zweiten Schnittstellen ausgestattet,
wobei die Verstelleinrichtung über
eine erste der beiden zweiten Schnittstellen mit der externen Masterverstelleinrichtung
verbindbar ist, und wobei die Verstelleinrichtung über eine
zweite der beiden zweiten Schnittstellen mit einer weiteren Verstelleinrichtung
verbindbar ist.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei der ersten Schnittstelle um eine analoge Schnittstelle
und bei der zweiten Schnittstelle um eine digitale Schnittstelle.