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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der durch Diagnosemessungen
bzw. Diagnosefunktionen hervorgerufenen Verlustleistung und damit
der geräteinternen
Wärmeerzeugung
eines Steuergeräts,
beispielsweise eines Airbag-Steuergeräts.
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Die
Verlustleistung eines Steuergeräts,
wie etwa eines Airbag-Steuergeräts,
einschließlich
dessen geräteinterner
Wärmeerzeugung
steigt unter anderem proportional zur Dauer von Diagnosemessungen.
Beispiele für
Diagnosemessungen bzw. Diagnosefunktionen eines Airbag-Steuergeräts sind
die Gurtschlossdiagnose oder die Zündpillendiagnose.
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Bislang
wird die Diagnosefunktion in einem Airbag-Steuergerät aufgerufen
und nach einer vorgegebenen Verzögerung
bzw. nach einem vorgegebenem Timeout von z. B. 500 μs ausgewertet
und danach wieder abgeschaltet. Die lange Verzögerung bzw. der lange Timeout
soll die Dauer des Einschwingvorgangs überbrücken und während der eigentlichen Diagnosemessung
einen stabilen Zustand garantieren. Tatsächlich wird dieser stabile
Zustand typischerweise aber bereits nach wenigen 10 μs erreicht.
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Als
eine Aufgabe der Erfindung kann es deshalb angesehen werden, ein
Verfahren zu entwickeln, welches eine Verringerung der durch Diagnosemessungen
bzw. Diagnosefunktionen hervorgerufenen Verlustleistung und damit
der geräteinternen Wärmeerzeugung
in einem Steuergerät,
beispielsweise einem Airbag-Steuergerät ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zur Verringerung der durch Diagnosemessungen bzw.
Diagnosefunktionen hervorgerufenen Verlustleistung eines Steuergeräts, beispielsweise
eines Airbag-Steuergeräts,
indem Schnittstellen für
Diagnosemessungen nach Erreichen eines stabilen Zustandes bzw. Endzustandes automatisch
ausgewertet und abgeschaltet werden. Nach Erreichen des stabilen
Zustandes wird die Diagnose erfindungsgemäß automatisch abgeschlossen und
alle Quellen der Schnittstellen für Diagnosemessungen deaktiviert.
Dadurch wird ein Großteil
der durch Diagnosen bzw. Diagnosemessungen verursachten Verlustleistung
und damit der geräteinternen Wärmeerzeugung
vermieden. Darüber
hinaus wird so die Diagnosedauer bzw. die benötigte Zeit, um eine Diagnose
durchzuführen,
erheblich verkürzt.
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Vorteile
gegenüber
dem Stand der Technik ergeben sich insbesondere dadurch, dass durch
das erfindungsgemäße Verfahren
die Leistungsaufnahme eines Steuergeräts, wie etwa eines Airbag-Steuergeräts, verringert
wird. Dadurch wird die geräteinterne
Wärmeerzeugung
verringert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird darüber hinaus
die für Diagnosemessungen
benötigte
Zeit im Vergleich zum Stand der Technik erheblich verringert. Die
Leistung und damit auch die Verlustleistung eines Geräts bestimmt
die Dimensionierung der verwendeten Komponenten, wie etwa der verwendeten
Spannungsregler. Eine größere Leistung
führt somit
direkt auch zu höheren
Komponentenkosten. Außerdem bestimmt
die Leistung und damit auch die Verlustleistung eines Geräts die Temperatur
im Gerät.
Je höher die
Temperatur im Gerät,
desto höher
ist die Umgebungstemperatur unter der die Komponenten im Gerät betrieben
werden. Eine hohe Umgebungstemperatur bedarf jedoch speziell selektierte
und damit teurere Komponenten, beispielsweise Mikrocontroller, die
für besagte
Temperatur freigegeben sein müssen.
Eine verringerte Leistungsaufnahme eines Geräts führt also sukzessive zu Einsparungen
bei dessen Herstellung und Entwicklung. Darüber hinaus wird die Diagnosedauer
verkürzt.
Die dadurch gewonnene Zeit steht dann anderen Aktionen zur Verfügung.
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Durch
die Erfindung wird somit ein Verfahren zur Verringerung der Verlustleistung
und der Wärmeerzeugung
eines Steuergeräts sowie
der für
Diagnosemessungen benötigten
Zeit eines solchen Steuergeräts
geschaffen.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der stabile
Zustand bzw. Endzustand als erreicht angesehen wird, sobald eine
Regelgröße einen
festen bzw. endgültigen
Zustand annimmt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Regelgröße der Diagnosefunktion
für eine
zu definierende Zeit einen stabilen Zustand angenommen hat.
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Um
festzustellen, ob der stabile Zustand erreicht wurde, erfolgt vorzugsweise
zunächst
ein Signalabgriff an einem Regelkreis bzw. an Teilen des Regelkreises
bzw. der Regelschleife. Anschließend wird die Differenz eines
durch den Signalabgriff gewonnenen Momentanwerts und eines früheren Werts ermittelt.
Die Regelgröße wir dabei
als stabil, d. h. der Zustand der Regelgröße wird als endgültig bzw.
fest betrachtet, sobald diese Differenz für eine vorgebbare bzw. vorgegebene
Zeit zumindest annähernd
Null ist.
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Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
zur Ermittlung der Differenz des durch den Signalabgriff gewonnenen
Momentanwerts und eines früheren
Werts das auszuwertende Signal zur Regelgröße in eindeutiger bzw. eineindeutiger
Beziehung steht. Eine solche eindeutige Beziehung kann beispielsweise
durch einen proportionalen Zusammenhang, einen indirekt proportionalen
Zusammenhang oder einen in anderer Weise eindeutig abhängigen Zusammenhang
gegeben sein.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
zur Ermittlung der Differenz des durch den Signalabgriff gewonnenen
Momentanwerts und eines früheren
Werts das auszuwertende Signal auf eine bekannte Referenz, beispielsweise auf
eine fixe interne Referenzspannung bezogen wird. Dabei muss es sich
nicht unbedingt um eine Spannung handeln. Auch muss die Referenz
weder unbedingt intern noch fix, aber in jedem Fall bekannt sein.
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Um
die Differenz des durch den Signalabgriff gewonnenen Momentanwerts
und eines früheren Werts
zu ermitteln wird vorzugsweise mindestens ein früherer Wert gespeichert.
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Vorzugsweise
ist zur Speicherung mindestens eines früheren Werts ein Verzögerungs-
oder Speicherglied vorgesehen. Eine Speicherung ist beispielsweise
sowohl mit einem eine Verzögerung
bewirkenden RC-Glied als auch mit einer eine Speicherung bewirkenden
schaltbaren Kapazität,
oder mit einem gespeicherten Digitalwert denkbar.
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Das
Verzögerungs-
oder Speicherglied kann analog verwirklicht sein, beispielsweise
in Form eines R-C-Glieds oder einer schaltbaren Speicherkapazität, oder
es kann digital verwirklicht sein, beispielsweise in Form eines
vom Signal abhängigen
und in einem Register hinterlegten Digitalwertes. Der Digitalwert
kann beispielsweise durch eine Analog-Digital-Wandlung des Signals erhalten werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Diagnoseschnittstelle eines Airbag-Steuergeräts.
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2 eine
schematische Darstellung eines die Diagnoseschnittstelle aus 1 auswertenden Auswerteschaltkreises.
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Eine
Schaltungsanordnung zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Verringerung der Verlustleistung und Wärmeerzeugung eines Steuergeräts sowie
der für
Diagnosemessungen benötigten
Zeit ist in den 1 und 2 dargestellt.
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Von
einer in 1 dargestellten Diagnoseschnittstelle 10 eines
Airbag-Steuergeräts
wird zur Messung eines zur Gurtschlossdiagnose bzw. zur Gurtschloss-Messung
vorgesehenen wi derstands-kodierten Sensors unter Einsatz eines Spannungsregelkreises 13 eine
stabile Ausgangsspannung an einer Schnittstelle 11 erzeugt
und deren Wert sowie der unter Zuhilfenahme eines bekannten Widerstandes 16 am
Ausgang 15 der Diagnoseschnittstelle 10 des Airbag-Steuergerät-Schaltkreises
gewonnene Wert des Stromflusses an der Schnittstelle 11 mittels
der Analog-Digital-Konverter 14 gemessen und zueinander
in Bezug gesetzt. Der Ausgang 15 der Diagnoseschnittstelle 10 dient
dabei im Ausführungsbeispiel
einer Strommessung durch eine Abart der Stromspiegelung. Erfindungsgemäß ist nunmehr
vorgesehen, die Potentialdifferenz zwischen vergangener und momentaner
Ausgangsspannung an der Schnittstelle 11 der Diagnoseschnittstelle 10 des
Airbag-Steuergeräts
zu beobachten. Hierzu ist ein in 2 dargestellter
Auswerteschaltkreis 20 vorgesehen.
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Der
Auswerteschaltkreis 20 liefert eine logische Null falls
die Potentialdifferenz für
eine mittels eines Deglitch-Filters 25 definierbare
bzw. definierte Zeitspanne annähernd
Null betrug. Hierfür
erzeugt ein Differenzverstärker 22a eine
zur positiven Differenz aus Momentanwert und einem im Verzögerungsglied 21 gespeichertem
früheren
Signalwert proportionale Ausgangsspannung. Ein nachgeschalteter
Komparator 23a liefert eine logische Null, falls die Ausgangsspannung
des Differenzverstärkers 22a hinreichend
gering ist. Zur Berücksichtigung
einer möglichen
negativen Potentialdifferenz dient der Parallelpfad aus Differenzverstärker 22b und
Komparator 23b. Signalisieren beide Komparatoren 23a, 23b eine
hinreichend geringe Potentialdifferenz, so reagiert ein NOR-Gatter 24 mit
einer logischen Eins. Dieses Signal wird anschließend von
einem beispielsweise durch FlipFlops gebildeten Deglitch-Filter 25 verarbeitet,
welches das Ende der Diagnosemessung einleitet, falls die logische
Eins am Ausgang des NOR-Gatters 24 für eine definierte Zeitdauer
ununterbrochen bestand. Somit werden Schwingungen herausgefiltert.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich
die Verlustleistung eines Airbag-Steuergeräts einschließlich dessen
geräteinterner
Wärmeerzeugung
reduzieren, indem Diagnoseschnittstellen nach Erreichen eines stabilen
Zustandes, beispielsweise eines Endzustandes, automatisch ausgewertet und
abgeschaltet werden. Hierdurch wird gegenüber dem Stand der Technik eine
erhebliche Zeitersparnis bei der Durchführung von Diagnosemessungen
erreicht.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist die Ausgangsspannung der Diagnoseschnittstelle gleichzeitig
die Regelgröße. Nun
geht es im Prinzip darum festzustellen, ab wann sich die Regelgröße nicht
mehr verändert.
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Ein
Signalabgriff am Knoten 12 des Spannungsregelkreises 13 erlaubt
dazu nun den Rückschluss,
ob der stabile Endzustand bereits erreicht wurde. Die Differenz
des Momentanwerts des gewonnenen bzw. abgegriffenen Signals und
eines früheren
Werts wird ermittelt. Sobald diese Differenz für eine zu definierende Zeit
annähernd
Null ist kann der Spannungsregelkreis 13 und damit die
Regelgröße als eingeschwungen
betrachtet werden. Die Diagnose wird nun automatisch abgeschlossen,
alle Quellen deaktiviert. Dadurch wird ein Großteil der durch Diagnosen verursachten
Verlustleistung vermieden.
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Der
durch den Signalabgriff gewonnenen Momentanwert bzw. das durch den
Signalabgriff gewonnene auszuwertende Signal kann beispielsweise proportional,
indirekt proportional, oder in anderer Weise eindeutig abhängig oder
in eindeutiger bzw. eineindeutiger Beziehung zu einer Regelgröße gewählt werden,
beispielsweise zu einem Strom oder einer Spannung, einer Ausgangsfrequenz,
einer Lichtstärke,
einer Umdrehungsrate oder sonst einem Verhalten. Es wird bezogen
auf eine bekannte Referenz, beispielsweise eine fixe interne Referenzspannung.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist der durch einen Signalabgriff erhaltene Momentanwert, dessen
Zeitverhalten ausgewertet wird, bzw. der durch einen früheren Signalabgriff
erhaltene frühere
Wert proportional zur Regelgröße.
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Wichtig
ist hervorzuheben, dass da der Signalabgriff auch an anderer Stelle,
als am Knoten 12 in 1 geschehen
kann, der Momentanwert damit nicht unbedingt in proportionaler Weise
abhängig
zur Regelgröße sein
muss. Es ist von Vorteil, den Momentanwert auf eine fixe Referenz
zu beziehen. Eine solche Referenz kann beispielsweise Erde bzw.
0 V sein.
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Zur
Speicherung vergangener Zustände bzw.
früherer
Werte bzw. eines früheren
Werts ist ein Verzögerungsglied 21 vorgesehen.
Das Verzögerungsglied 21 zur
Speicherung vergangener Zustände
bzw. Werte ist sowohl analog, beispielsweise in Form eines R-C-Glieds oder einer
schaltbaren Speicherkapazität,
als auch digital, beispielsweise in Form eines zum Signal proportionalen
und in einem Register hinterlegten, durch eine Analog-Digital-Wandlung
des Signals erhaltenen Digitalwerts realisierbar.
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Vorteile
der Erfindung gegenüber
dem Stand der Technik ergeben sich insbesondere dadurch, dass durch
das erfindungsgemäße Verfahren
die Leistungsaufnahme eines Airbag-Steuergeräts verringert wird. Die Leistung
und damit auch die Verlustleistung eines Geräts bestimmt die Dimensionierung der
verwendeten Komponenten, wie etwa der verwendeten Spannungsregler.
Eine größere Leistung führt somit
direkt auch zu höheren
Komponentenkosten. Außerdem
bestimmt die Leistung und damit auch die Verlustleistung eines Geräts die Temperatur
im Gerät.
Je höher
die Temperatur im Gerät,
desto höher
ist die Umgebungstemperatur unter der die Komponenten im Gerät betrieben
werden. Eine hohe Umgebungstemperatur bedarf jedoch speziell selektierte und
damit teurere Komponenten, beispielsweise Mikrocontroller, die für besagte
Temperatur freigegeben sein müssen.
Eine verringerte Leistungsaufnahme eines Geräts führt also sukzessive zu Einsparungen bei
dessen Herstellung und Entwicklung.