DE102011120695B4 - Control device and method for its monitoring - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Überwachung der durch ein Bordstromnetz (4) eines Kraftfahrzeugs bereitgestellten Stromversorgung eines Steuergerät (2) mit einem ersten Eingang (12) und mit einem zweiten Eingang (18), – wobei die dem ersten Eingang (12) zugeführte Bordnetzspannung (U) mittels eines A/D-Wandlers (10) überwacht und ein Spannungswert (14) ermittelt wird, – wobei dem zweiten Eingang (18) über einen elektrischen Widerstand (22) die Bordnetzspannung (U) direkt oder über einen Spannungsregler (8) zugeführt wird, und – wobei der vom A/D-Wandler (10) ermittelte Spannungswert (14) anhand des Eingangssignals (26) am zweiten Eingang (18) verifiziert wird.Method for monitoring the power supply of a control device (2) provided by an on-board power system (4) of a motor vehicle with a first input (12) and with a second input (18), - wherein the vehicle electrical system voltage (U) supplied to the first input (12) an A / D converter (10) monitored and a voltage value (14) is determined, - wherein the second input (18) via an electrical resistance (22) the vehicle electrical system voltage (U) is supplied directly or via a voltage regulator (8), and - wherein the voltage value (14) determined by the A / D converter (10) is verified on the basis of the input signal (26) at the second input (18).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der durch ein Bordstromnetz eines Kraftfahrzeugs bereitgestellten Stromversorgung eines Steuergeräts sowie ein danach arbeitendes Steuergerät.The invention relates to a method for monitoring the power supply of a control device provided by an on-board power supply system of a motor vehicle and a subsequently operating control device.

Innerhalb eines Kraftfahrzeugs findet eine Vielzahl von Steuergeräten Verwendung, von denen jedes üblicherweise mit mindestens einem zugeordneten Aktuator und/oder Sensor verbunden ist. Das entsprechende Steuergerät steuert den Aktor bzw. wertet die gelieferten Sensordaten aus, wobei die Steuerung beispielsweise anhand der Sensordaten erfolgt. Häufig erfolgt jedoch die Steuerung aufgrund von Anforderungen, die von einem weiteren Steuergerät abgerufen werden. Hierfür ist es notwendig, die Steuergeräte mittels einer Datenleitung zu verbinden.Within a motor vehicle, a plurality of control devices are used, each of which is usually connected to at least one associated actuator and / or sensor. The corresponding control unit controls the actuator or evaluates the supplied sensor data, wherein the control takes place, for example, based on the sensor data. Often, however, the control is due to requests retrieved from another controller. For this purpose it is necessary to connect the control units by means of a data line.

Zur Reduzierung der Verkabelung innerhalb des Kraftfahrzeugs sind die Steuergeräte in der Regel mittels eines Hauptbus-Systems, beispielsweise eines CAN-Bus-Systems, verbunden. Hierbei existiert eine zentrale Datenleitung, mit der eine Anzahl von Steuergeräten verbunden ist. Auf dieser Datenleitung werden Botschaften übertragen. Anhand einer Angabe von einem Adressaten oder eines Adressatenkreises der Botschaft ist gewährleistet, dass das jeweils gewünschte Steuergerät auf die Botschaft reagiert.To reduce the wiring within the motor vehicle, the control devices are usually connected by means of a main bus system, such as a CAN bus system. In this case, there is a central data line to which a number of control devices are connected. Messages are transmitted on this data line. Based on an indication of an addressee or an addressee of the message is guaranteed that the respective desired controller responds to the message.

Die Stromversorgung der Steuergeräte erfolgt üblicherweise mittels eines Bordstromnetzes, welches von einer Fahrzeugbatterie gespeist wird. Die Fahrzeugbatterie selbst wird meist von einer Brennkraftmaschine oder von einer externen Spannungsquelle geladen. Aufgrund der Vielzahl von mit dem Bordstromnetz verbundenen Steuergeräte, deren Leistungsentnahme zeitlich nicht gleichbleibend ist, ist eine Bordnetzspannung des Bordstromnetzes nicht konstant, sondern weist eine Anzahl von Spannungsspitzen auf. Diese werden beispielsweise durch etwaige vorhandene Zündkerzen verstärkt.The power supply of the control units is usually carried out by means of an electrical system, which is powered by a vehicle battery. The vehicle battery itself is usually charged by an internal combustion engine or by an external voltage source. Due to the large number of connected to the on-board power supply control units whose power consumption is not constant in time, a vehicle electrical system voltage of the electrical system is not constant, but has a number of voltage spikes. These are for example amplified by any existing spark plugs.

Aus der DE 10 2005 036 047 A1 sind eine Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung eines Spannungswertes einer in einem Spannungsbereich liegenden Signalspannung bekannt, die von einem elektronischen Bauteil ausgegeben und von einer Messeinrichtung mit vergleichsweise kleinem Eingangsspannungsbereich erfasst wird. Ein Spannungsteiler transformiert den Signalspannungsbereich in den Eingangsspannungsbereich. Dabei wird ein zunächst erster Spannungswert von der Messeinrichutng gemessen und ein widerstandbehaftetes Bauteil dem Spannungsteiler wenigstens teilweise parallel geschalter, woraufhin ein zweiter Spannungswert gemessen und das Prüfungsergebnis aus dem Vergleich des ersten und zweiten Spannungswertes abgeleitet wird.From the DE 10 2005 036 047 A1 For example, a method and a device for checking a voltage value of a voltage range lying in a voltage range that is output by an electronic component and detected by a measuring device with a comparatively small input voltage range are known. A voltage divider transforms the signal voltage range into the input voltage range. In this case, an initially first voltage value is measured by the measuring device and a component subject to resistance is at least partially connected in parallel to the voltage divider, whereupon a second voltage value is measured and the test result is derived from the comparison of the first and second voltage value.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur zuverlässigen Überwachung der Stromversorgung eines Kraftfahrzeug-Steuergerätes sowie ein danach arbeitendes Steuergerät anzugeben.The invention has for its object to provide a method for reliable monitoring of the power supply of a motor vehicle control unit and a subsequently operating control unit.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich des danach arbeitenden Steuergerätes erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.With regard to the method, this object is achieved according to the invention by the features of claim 1 and with respect to the operating thereafter control device according to the invention by the features of claim 3. Advantageous developments and refinements are the subject of the dependent claims.

Das Steuergerät wird im Betrieb von einem Bordstromnetz eines Kraftfahrzeugs versorgt, wobei das Bordstromnetz eine Bordnetzspannung aufweist. Hierbei ist das Steuergerät beispielsweise direkt oder indirekt über einen Spannungsregler elektrisch mit dem Bordstromnetz verbunden. Von dem Spannungsregler wird die Bordnetzspannung auf eine Spannung transformiert, mittels derer weitere Komponenten des Steuergeräts, wie zum Beispiel ein Microcontroller, betrieben werden können. Die mittels des Spannungsreglers erzeugte Spannung beträgt zweckmäßigerweise zwischen 1,5 V und 5 V. Die Bordnetzspannung beträgt insbesondere zwischen 12 V und 42 V und ist Schwankungen ausgesetzt, die beispielsweise von weiteren, von dem Bordstromnetz versorgten Verbrauchern oder einem Anlassvorgang einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs hervorgerufen werden.During operation, the control unit is supplied by an on-board power supply system of a motor vehicle, wherein the on-board power supply system has a vehicle electrical system voltage. In this case, the control unit is, for example, directly or indirectly electrically connected to the on-board power supply via a voltage regulator. From the voltage regulator, the vehicle electrical system voltage is transformed to a voltage by means of which further components of the control device, such as a microcontroller, can be operated. The voltage generated by means of the voltage regulator is expediently between 1.5 V and 5 V. The vehicle electrical system voltage is in particular between 12 V and 42 V and is subject to fluctuations caused, for example, by other consumers supplied by the vehicle electrical system or by a starting process of an internal combustion engine of the motor vehicle become.

Zur Vermeidung von Fehlfunktionen aufgrund dieser Spannungsschwankungen innerhalb des Steuergeräts weist dieses einen A/D-Wandler auf, welcher einen Spannungswert ermittelt und somit die Bordnetzspannung überwacht. Beispielsweise werden Teile des Steuergeräts abgeschaltet, wenn die Bordnetzspannung einen bestimmten Grenzwert über- oder unterschreitet. Wenn die Bordnetzspannung außerhalb eines bestimmten Betriebsspannungsbereichs liegt, werden insbesondere vergleichsweise wichtige Funktionen des Steuergeräts nicht ausgeführt, oder es wird eine Fehlermeldung ausgegeben. Hierbei können beispielsweise die wichtigen Funktionen des Steuergeräts im Wesentlichen lediglich dann sicher ausgeführt werden, wenn die Bordnetzspannung innerhalb des bestimmten Betriebsspannungsbereichs liegt. Geeigneterweise wandelt der A/D-Wandler den Wert der zugeführten Bordnetzspannung in ein digitales Wort um, welches insbesondere von einem zentralen Microcontroller des Steuergeräts ausgelesen wird. Der Microcontroller steuert zweckmäßigerweise die wichtigen Funktionen.To avoid malfunctions due to these voltage fluctuations within the control unit, this has an A / D converter, which determines a voltage value and thus monitors the vehicle electrical system voltage. For example, parts of the control unit are switched off when the vehicle electrical system voltage exceeds or falls below a certain limit. If the vehicle electrical system voltage is outside of a certain operating voltage range, in particular comparatively important functions of the controller are not performed, or it will be an error message. In this case, for example, the important functions of the control device can essentially only be carried out safely if the vehicle electrical system voltage lies within the specific operating voltage range. Conveniently, the A / D converter converts the value of the supplied vehicle electrical system voltage into a digital word, which is read in particular by a central microcontroller of the control unit. The microcontroller expediently controls the important functions.

Die Umwandlung in das digitale Wort mittels des A/D-Wandlers erfolgt unter Zuhilfenahme einer Referenzspannungsquelle. Zweckmäßigerweise wird die Bordnetzspannung als Bruchteil der Referenzspannung ermittelt, wobei Intervalle von derartigen Bruchteilen zu einem einzigen bestimmten digitalen Wort zusammengefasst werden. Insbesondere sind die Intervalle im Wesentlichen gleich groß. Die Referenzspannungsquelle kann eine externe Spannungsquelle sein, dem A/D-Wandler wird also eine weitere elektrische Spannung zugeführt, welche im Wesentlichen konstant ist. Ebenso kann die Referenzspannungsquelle eine interne Spannungsquelle sein. Mit anderen Worten wird die Referenzspannung innerhalb des A/D-Wandlers erzeugt und bereitgestellt. Hierbei ist beispielsweise ein Pol der Referenzspannungsquelle gegen Masse geführt, insbesondere über einen Kondensator.The conversion into the digital word by means of the A / D converter takes place with the aid of a reference voltage source. Conveniently, the on-board voltage is determined as a fraction of the reference voltage, whereby intervals of such fractions are combined into a single specific digital word. In particular, the intervals are essentially the same size. The reference voltage source may be an external voltage source, the A / D converter is thus supplied with a further electrical voltage which is substantially constant. Likewise, the reference voltage source may be an internal voltage source. In other words, the reference voltage is generated and provided within the A / D converter. Here, for example, a pole of the reference voltage source is grounded, in particular via a capacitor.

Das Steuergerät weist einen zweiten Eingang auf, dem entweder die Bordnetzspannung direkt oder die etwaige, mittels des Spannungsreglers erzeugte elektrische Spannung zugeführt ist. Hierbei ist dem zweiten Eingang ein elektrischer Widerstand vorgeschalten, über den ein etwaiger elektrischer Strom von dem Bordstromnetz zu dem zweiten Eingang fließen kann.The control unit has a second input to which either the vehicle electrical system voltage is supplied directly or any electrical voltage generated by means of the voltage regulator. Here, the second input is preceded by an electrical resistance, via which a possible electric current can flow from the on-board power supply to the second input.

Anhand des an dem zweiten Eingang anliegenden Eingangssignals wird der mit dem A/D-Wandler ermittelte Spannungswert verifiziert. Insbesondere wird der ermittelte Spannungswert als im Wesentlichen fehlerfrei angesehen, wenn das Eingangssignal mit einem bestimmten Erwartungswert übereinstimmt. Dieser Erwartungswert kann zum Beispiel ein bestimmter Wert sein, oder durch weitere Funktionen und/oder in Abhängigkeit von aktuellen Anforderungen ermittelt werden. Beispielsweise ist der Erwartungswert von dem ermittelten Spannungswert abhängig.Based on the input signal applied to the second input, the voltage value determined using the A / D converter is verified. In particular, the determined voltage value is considered substantially error-free if the input signal matches a certain expected value. This expected value may be, for example, a specific value, or determined by further functions and / or in dependence on current requirements. For example, the expected value depends on the determined voltage value.

Aufgrund der Verifizierung des mit dem A/D-Wandlers ermittelten Spannungswerts ist ein sicherer Betrieb des Steuergeräts möglich. Ist beispielsweise der Spannungswert innerhalb des für den Betrieb des Steuergeräts zulässigen Bereichs und ist dieser mittels des Eingangssignals verifiziert worden, so können im Wesentlichen alle kritischen Funktionen des Steuergeräts ausgeführt werden. Falls der Spannungswert in dem zulässigen Bereich liegt, aber nicht verifiziert worden ist, also insbesondere wenn das Eingangssignal nicht mit dem Erwartungswert übereinstimmt, werden diese Funktionen unterbunden. Eine derartige Situation entsteht beispielsweise dann, wenn die Bordspannung auf einen vergleichsweise niedrigen Wert abgesunken ist, und zusätzlich die Referenzspannungsquelle des A/D-Wandlers defekt ist oder von der abgesunkenen Bordspannung beeinflusst wird.Due to the verification of the voltage value determined with the A / D converter, safe operation of the control device is possible. If, for example, the voltage value is within the range permissible for the operation of the control unit and this has been verified by means of the input signal, essentially all critical functions of the control unit can be carried out. If the voltage value is in the allowable range but has not been verified, ie, in particular if the input signal does not match the expected value, these functions are inhibited. Such a situation arises, for example, when the on-board voltage has fallen to a comparatively low value, and in addition the reference voltage source of the A / D converter is defective or is influenced by the sunken on-board voltage.

In einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung ist dem elektrischen Widerstand eine Transistorschaltung vorgeschalten. Vorteilhafterweise umfasst die Transistorschaltung einen Kondensator, und insbesondere dient die Transistorschaltung der Verringerung des Ruhestroms des Bordstromnetzes. Auf diese Weise ist ein etwaiger Stromfluss über den zweiten Eingang reduziert und der Wirkungsgrad des Steuergeräts erhöht. Beispielsweise werden mittels der Transistorschaltung ebenfalls Spannungsspitzen abgefedert. Mit anderen Worten ist der Transistorschaltung die Bordspannung zugeführt, welche etwaige vorhandene Spannungsspitzen herausfiltert. Diese gefilterte Bordspannung wiederum ist dem elektrischen Widerstand zugeführt.In a suitable embodiment of the invention, the electrical resistance is preceded by a transistor circuit. Advantageously, the transistor circuit comprises a capacitor, and in particular the transistor circuit serves to reduce the quiescent current of the on-board power supply system. In this way, any current flow through the second input is reduced and the efficiency of the controller increases. For example, voltage spikes are also cushioned by means of the transistor circuit. In other words, the transistor circuit is supplied with the on-board voltage, which filters out any existing voltage peaks. This filtered on-board voltage in turn is supplied to the electrical resistance.

Vorteilhafterweise ist der von dem A/D-Wandler ermittelte Spannungswert verifiziert, wenn das Eingangssignal innerhalb eines bestimmten Wertebereichs liegt. Mit anderen Worten wird der von dem A/D-Wandler gemessene Spannungswert als gültig bezeichnet, wenn das Eingangssignal in dem Wertebereich liegt. Zweckmäßigerweise liegt der Wertebereich zwischen 1 V und 4 V und wird insbesondere mittels dieser Grenzen definiert. Beispielsweise ist an den zweiten Eingang ein Transistor angeschlossen, der lediglich dann eine Stromführung durch einen Hilfsstromkreis zulässt, wenn die dem zweiten Eingang zugeführte elektrische Spannung innerhalb dieses Werteberichs liegt. Ebenso könnte ein vergleichsweise ungenau arbeitendes Spannungsmessgerät, wie insbesondere ein zweiter A/D-Wandler, elektrisch mit dem zweiten Eingang verbunden sein und der Verifizierung dienen.Advantageously, the voltage value determined by the A / D converter is verified when the input signal lies within a certain range of values. In other words, the voltage value measured by the A / D converter is said to be valid when the input signal is in the value range. Advantageously, the value range is between 1 V and 4 V and is defined in particular by means of these limits. For example, a transistor is connected to the second input, which only allows current to pass through an auxiliary circuit when the voltage applied to the second input is within this value range. Likewise, a comparatively inaccurately working voltage measuring device, in particular a second A / D converter, could be electrically connected to the second input and serve for verification.

Alternativ zu der Verwendung des Wertebereichs ist es denkbar, dass der mittels des A/D-Wandlers ermittelte Spannungswert dann verifiziert ist, wenn die an dem zweiten Eingang anliegende Spannung unterhalb eines Schwellwerts liegt. Zweckmäßigerweise ist dieser Schwellwert kleiner als 16 V und beträgt zum Beispiel 10 V. Auf diese Weise kann eine Beschädigung oder eine Fehlfunktion des Steuergeräts aufgrund einer Überspannung innerhalb des Bordstromnetzes ausgeschlossen werden.Alternatively to the use of the range of values, it is conceivable that the voltage value determined by means of the A / D converter is then verified when the voltage applied to the second input is below a threshold value. Conveniently, this threshold is less than 16 V and is for example 10 V. In this way, damage or malfunction of the controller due to an overvoltage within the on-board power supply can be excluded.

In einer zweckhaften Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Eingang elektrisch mit einem Abgriff eines Spannungsteilers verbunden, wobei der elektrische Widerstand insbesondere ein Bestandteil des Spannungsteilers ist. Insbesondere ist der Spannungsteiler gegen Masse geführt. Somit ist der Spannungsteiler direkt oder indirekt elektrisch einerseits mit dem Bordstromnetz und andererseits mit Masse verbunden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Eingangssignal am zweiten Eingang nicht die gesamte Bordspannung bzw. die von dem Spannungsregler erzeugte elektrische Spannung umfasst. Vielmehr ist das Eingangssignal kleiner, weshalb etwaige Messgeräte oder mit dem zweiten Eingang verbundene Elektronikbauteile vergleichsweise kostengünstig und einfach dimensioniert werden können.In an expedient embodiment of the invention, the second input is electrically connected to a tap of a voltage divider, wherein the electrical resistance is in particular a component of the voltage divider. In particular, the voltage divider is grounded. Thus, the voltage divider is directly or indirectly electrically connected on the one hand to the on-board power supply system and on the other hand to ground. In this way, it is ensured that the input signal at the second input does not include the entire on-board voltage or the voltage generated by the voltage regulator. Rather, the input signal is smaller, which is why any measuring devices or electronic components connected to the second input can be dimensioned relatively inexpensively and simply.

Zweckmäßigerweise ist der zweite Eingang an eine Z-Diode geführt, wobei die Z-Diode sich insbesondere an den Spannungsteiler anschließt oder ein Teils dessen ist. Die Z-Diode ist anodenseitig gegen Masse geführt, so dass das Eingangssignal einen bestimmten Grenzwert nicht überschreitet und eine Stabilisierung des Eingangssignals am zweiten Eingang erreicht ist. Mit dem zweiten Eingang verbundene elektronische Komponenten des Steuergeräts müssen daher nicht auf eine Überspannung ausgelegt werden. Conveniently, the second input is guided to a Zener diode, wherein the Zener diode is in particular connected to the voltage divider or is a part thereof. The Zener diode is grounded on the anode side so that the input signal does not exceed a certain limit and stabilization of the input signal at the second input is achieved. Therefore, electronic components of the control unit connected to the second input do not have to be designed for an overvoltage.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuergeräts, 1 schematically a first embodiment of a control device according to the invention,

2 eine zweite Ausführungsform des Steuergeräts, und 2 a second embodiment of the control unit, and

3 eine dritte Ausführungsform des Steuergeräts. 3 a third embodiment of the control device.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Steuergerät 2 gezeigt, das von einem Bordstromnetz 4 mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Bordstromnetz 4 umfasst einen Pluspol 4a und einen Minuspol 4b, welche von einer nicht dargestellten Fahrzeugbatterie bespeist werden. Der Minuspol 4b ist gegen Masse geführt, während der Pluspol 4a elektrisch, beispielsweise mittels eines Kabels oder einer Leitung, mit einem Versorgungseingang 6 des Steuergeräts 2 verbunden ist. Das Steuergerät 2 selbst ist ebenfalls mittels eines hier nicht gezeigten elektrischen Kontakts gegen Masse geführt, so dass ein geschlossener Stromkreis existiert und über das Steuergerät 2 ein elektrischer Strom vom Pluspol 4a zum Minuspol 4b fließen kann.In 1 schematically is an inventive control unit 2 shown by an on-board power supply 4 is supplied with electrical energy. The on-board power supply 4 includes a plus pole 4a and a negative pole 4b , which are fed by a vehicle battery, not shown. The negative pole 4b is led to ground, while the positive pole 4a electrically, for example by means of a cable or a line, with a supply input 6 of the control unit 2 connected is. The control unit 2 itself is also guided by means of an electrical contact, not shown here, to ground, so that a closed circuit exists and via the control unit 2 an electric current from the positive pole 4a to the negative pole 4b can flow.

Zwischen dem Versorgungseingang 6 und dem Pluspol 4a ist ein Spannungsregler 8 geschalten, der eine Bordnetzspannung U des Bordstromnetzes 4 in eine Versorgungsspannung des Steuergerätes 2 transformiert. Die Bordnetzspannung U beträgt 13 V und die mittels des Spannungsreglers 8 erzeugte Versorgungsspannung liegt bei 5 V. Im Wesentlichen alle Komponenten des Steuergerätes 2 sind auf diese Versorgungsspannung eingestellt und werden mittels dieser betrieben.Between the supply entrance 6 and the positive pole 4a is a voltage regulator 8th switched, the on-board network voltage U of the on-board power supply 4 in a supply voltage of the control unit 2 transformed. The vehicle electrical system voltage U is 13 V and the voltage regulator 8th generated supply voltage is 5 V. Essentially all components of the control unit 2 are set to this supply voltage and are operated by means of this.

Das Steuergerät 2 weist einen nicht dargestellten Microcontroller auf, der zumindest eine für das Steuergerät 2 typische Funktion ausführt, wobei für eine sichere Ausführung der Funktion eine im Wesentlichen konstante Versorgungsspannung vorhanden sein muss. Unter Funktion wird beispielsweise die Überwachung von Sensoren oder das Ansteuern eines elektrischen Aktuators, wie beispielsweise eines Elektromotors, bezeichnet.The control unit 2 has a microcontroller, not shown, at least one for the control unit 2 performs typical function, wherein for a safe execution of the function, a substantially constant supply voltage must be present. By function is meant, for example, the monitoring of sensors or the driving of an electric actuator, such as an electric motor.

Die Bordnetzspannung U wird mittels eines A/D-Wandlers 10 überwacht. Hierfür wird die Bordnetzspannung U vor dem Spannungsregler 8 abgegriffen und über einen ersten Eingang 12 des Steuergeräts 2 dem A/D-Wandler 10 zugeführt. Dieser ermittelt einen Spannungswert 14, wobei die gemessene elektrische Spannung in ein digitales Wort umgewandelt wird, welches an den Microcontroller übermittelt wird.The vehicle electrical system voltage U is by means of an A / D converter 10 supervised. For this purpose, the vehicle electrical system voltage U before the voltage regulator 8th tapped and via a first entrance 12 of the control unit 2 the A / D converter 10 fed. This determines a voltage value 14 in which the measured electrical voltage is converted into a digital word, which is transmitted to the microcontroller.

In technischer Stromrichtung hinter dem Spannungsregler 8 wird die Versorgungsspannung abgegriffen und über einen Spannungsteiler 16 sowohl gegen Masse als auch an einen zweiten Eingang 18 des Steuergeräts 2 geführt. Hierbei ist der zweiten Eingang 18 an einen Abgriff 20 des Spannungsteilers 16 zwischen einem ohm'schen Widerstand 22 und einem zweiten ohm'schen Widerstand 24 geführt. Der zweite Widerstand 24 ist somit elektrisch mit dem Abgriff 20 und Masse verbunden. Der Widerstandswert der beiden Widerstände 22 und 24 ist gleich und beträgt 10 kΩ. An dem zweiten Eingang 18 liegt daher bei einem fehlerfreien Betrieb ein Eingangssignal 26 mit einem Spannungswert von 2,5 V an. Das Eingangssignal 26 wird mittels eines weiteren, nicht gezeigten A/D-Wandlers digitalisiert.In technical direction behind the voltage regulator 8th the supply voltage is tapped and via a voltage divider 16 both against ground and to a second input 18 of the control unit 2 guided. Here is the second input 18 to a tap 20 of the voltage divider 16 between an ohmic resistance 22 and a second ohmic resistor 24 guided. The second resistance 24 is thus electric with the tap 20 and mass connected. The resistance of the two resistors 22 and 24 is the same and is 10 kΩ. At the second entrance 18 is therefore an input signal for error-free operation 26 with a voltage of 2.5V. The input signal 26 is digitized by means of another, not shown A / D converter.

Während des Betriebs wird der Microcontroller mittels der an dem Versorgungseingang 6 anliegenden Versorgungsspannung betrieben, und die Bordnetzspannung U wird von dem A/D-Wandlers 10 über den erster Eingang 12 überwacht. Zur Überwachung wird der ermittelte Spannungswert 14, im Wesentlichen das digitale Wort an den Microcontroller übermittelt und dort mit bestimmten Grenzwerten verglichen. Wenn die Bordnetzspannung U unter oder über die bestimmten Grenzwerte fällt bzw. steigt, wird die Funktion des Microcontrollers nicht ausgeführt, da bei einer derartigen Bordnetzspannung U die mit dem Spannungsregler 8 erzeugte Versorgungsspannung ebenfalls unter bzw. über einem für den sicheren Betrieb zulässigen Wert liegt.During operation, the microcontroller is powered by the at the supply input 6 operated supply voltage, and the vehicle electrical system voltage U is supplied by the A / D converter 10 over the first entrance 12 supervised. For monitoring, the determined voltage value 14 , essentially the digital word transmitted to the microcontroller and compared there with certain limits. If the vehicle electrical system voltage U falls below or above the specified limit values, the function of the microcontroller is not carried out, because with such a vehicle electrical system voltage U, the voltage with the voltage regulator 8th generated supply voltage is also below or above a permissible value for safe operation.

Wenn der ermittelte Spannungswert 14 in dem zulässigen Bereich liegt, wird zusätzlich das an dem zweiten Eingang 18 anliegende Eingangssignal 26 vom Microcontroller überwacht. Falls dieses außerhalb eines Wertebereichs ist, erkennt der Microcontroller den ermittelten Spannungswert 14 als fehlerbehaftet. Der Wertebereich ist hierbei ein fester, vorgegebener Bruchteil der Versorgungsspannung. Für die Verifizierung wird entweder ein von dem mit dem zweiten Eingang 18 verbundenen A/D-Wandler erstelltes digitales Wort mit weiteren, in dem Microcontroller hinterlegten Grenzwerten verglichen. Oder dieser A/D-Wandler überträgt einen ersten speziellen Wert, insbesondere eins (1), an den Microcontroller, wenn das Eingangssignal 26 innerhalb des Wertebereichs liegt, und einen zweiten speziellen Wert, insbesondere null (0), wenn das Eingangssignal 26 außerhalb des Wertebereichs liegt. Falls der Spannungswert als fehlerbehaftet erkannt und somit nicht verifiziert worden ist, wird die Funktion ebenfalls nicht ausgeführt. Vielmehr wird eine Fehlfunktion des A/D-Wandlers 10 und insbesondere einer Referenzspannungsquelle, mittels derer die Bordnetzspannung U in das digitale Wort umgewandelt wird, angenommen. Daraufhin wird eine Fehlermeldung ausgegeben oder in einem Speicher abgespeichert.If the determined voltage value 14 is within the allowable range, additionally at the second input 18 applied input signal 26 monitored by the microcontroller. If this is outside of a value range, the microcontroller recognizes the determined voltage value 14 as faulty. The value range here is a fixed, predetermined fraction of the supply voltage. For verification, either one of the with the second input 18 connected A / D converter created digital word compared to other, stored in the microcontroller limits. Or this A / D converter transmits a first specific value, in particular one (1), to the microcontroller when the input signal 26 within the range of values, and a second special value, in particular zero (0), when the input signal 26 outside the range of values. If the voltage value has been detected as having an error and thus has not been verified, the function is likewise not executed. Rather, a malfunction of the A / D converter 10 and in particular a reference voltage source, by means of which the vehicle electrical system voltage U is converted into the digital word, assumed. An error message will be issued or stored in a memory.

In 2 ist eine alternative Ausführungsform des Steuergeräts 2 dargestellt. Mittels des Spannungsteilers 16 wird im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Steuergerät 2 die Bordnetzspannung U abgegriffen und gegen Masse geführt. Der Spannungsteiler 16 weist weiterhin den Widerstand 22 auf, jedoch ist der zweite Widerstand 24 durch eine Zenerdiode (Z-Diode) 28 ersetzt, welche zwischen Masse und dem Abgriff 20 geschaltet ist. Die Z-Diode 28 ist in Sperrrichtung betrieben, so dass ein elektrischer Stromfluss über die Z-Diode 28 gegen Masse unterbunden wird, wenn die Bordnetzspannung U die Zenerspannung der Z-Diode 28 unterschreitet. Auf diese Weise ist die an dem Abgriff 20 anliegende Spannung auf die Zenerspannung begrenzt, und über den zweiten Eingang 18 mit dem Abgriff 20 elektrisch verbundene Elektronikbauteile werden sicher vor einer Überspannung geschützt. Der Sperrwert ist hierbei kleiner als eine Grenze des Wertebereichs, mittels dessen der Spannungswert 14 verifiziert wird.In 2 is an alternative embodiment of the controller 2 shown. By means of the voltage divider 16 will be compared to the in 1 shown control unit 2 the vehicle electrical system voltage U tapped and led to ground. The voltage divider 16 continues to show resistance 22 on, however, is the second resistance 24 through a Zener diode (Zener diode) 28 replaced, which between mass and the tap 20 is switched. The Zener diode 28 is operated in the reverse direction, so that an electric current flow through the Zener diode 28 is suppressed to ground when the vehicle electrical system voltage U zener voltage of the Zener diode 28 below. In this way, that is at the tap 20 applied voltage limited to the Zener voltage, and via the second input 18 with the tap 20 electrically connected electronic components are safely protected against overvoltage. The blocking value is smaller than a limit of the value range, by means of which the voltage value 14 is verified.

In 3 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im Vergleich zur zweiten Ausführungsform des Steuergeräts 2 ist die Z-Diode 28 erneut durch den zweiten Widerstand 24 ersetzt. Somit umfasst der Spannungsteiler 16 wiederum die Widerstände 22 und 24, welche über den Abgriff 20 elektrisch miteinander verbunden sind. Der zweite Eingang 18 ist wiederum gegen den Abgriff 20 geführt. Dem elektrischen Widerstand 22 ist bordnetzseitig eine Transistorschaltung 30 vorgeschalten. Die Transistorschaltung 30 dient der Verringerung eines Ruhestroms, welcher beispielsweise von dem elektrischen Widerstand 22 und dem zweiten Widerstand 24 oder weiteren, mit dem zweiten Eingang 18 elektrisch verbundenen elektronischen Komponenten hervorgerufen wird. Auf diese Weise ist ein Stromfluss über den zweiten Eingang 18 und den zweiten Widerstand reduziert. Somit verschlechtert die Verifizierung des Spannungswerts 16 mittels des Eingangssignals 26 den Wirkungsgrad des Steuergeräts 2 vergleichsweise wenig.In 3 a third embodiment of the invention is shown. Compared to the second embodiment of the control device 2 is the zener diode 28 again through the second resistor 24 replaced. Thus, the voltage divider includes 16 again the resistances 22 and 24 which over the tap 20 electrically connected to each other. The second entrance 18 is again against the tap 20 guided. The electrical resistance 22 is on-board a transistor circuit 30 laid off. The transistor circuit 30 serves to reduce a quiescent current, which, for example, from the electrical resistance 22 and the second resistor 24 or further, with the second input 18 electrically connected electronic components is caused. In this way, there is a flow of current through the second input 18 and reduces the second resistance. Thus, the verification of the voltage value deteriorates 16 by means of the input signal 26 the efficiency of the controller 2 comparatively little.

Ferner ist der in der zweiten Ausführungsform an den zweiten Eingang 18 angeschlossene A/D-Wandler durch ein Flipflop ausgetauscht. Falls die an dem Abgriff 20 anliegende Spannung einen Schwellwert überschreitet, kippt dieser Schalter. Bei dieser Schalterstellung ist der von dem A/D-Wandler 10 ermittelte Spannungswert 14 nicht verifiziert und die Funktion wird nicht von dem Microcontroller ausgeführt. Wenn die an dem Abgriff 20 anliegende Spannung dahingegen kleiner als der Schwellwert ist, befindet sich das Flipflop in der anderen Schalterstellung und der Spannungswert 14 ist verifiziert. Auf diese Weise ist das Steuergerät 2 gegen eine Überspannung im Bordstromnetz 4 geschützt. Der Spannungsteiler 16 ist derart dimensioniert und der Schwellwert derart eingestellt, dass das Flipflop kippt, wenn die Bordnetzspannung U einen maximal zulässigen Betriebsspannungsbereichs des Spannungsreglers 8 bzw. die von diesem erstellten Versorgungsspannung einen maximal zulässigen Betriebsspannungsbereichs des Steuergeräts 2 überschreitet. Insbesondere wird ein etwaiger mit von dem Bordstromnetz 4 gespeister und von dem Steuergerät 2 gesteuerter Elektromotor in diesem Fall nicht angesteuert.Further, in the second embodiment, the second input 18 connected A / D converter replaced by a flip-flop. If the at the tap 20 voltage applied exceeds a threshold value, this switch tilts. In this switch position is that of the A / D converter 10 determined voltage value 14 not verified and the function is not performed by the microcontroller. If the at the tap 20 if the applied voltage is lower than the threshold value, the flip-flop is in the other switch position and the voltage value is 14 is verified. This is the controller 2 against an overvoltage in the on-board power supply 4 protected. The voltage divider 16 is dimensioned such and the threshold value set such that the flip-flop tilts when the vehicle electrical system voltage U a maximum allowable operating voltage range of the voltage regulator 8th or the supply voltage created by this a maximum allowable operating voltage range of the controller 2 exceeds. In particular, a possible with the on-board power supply 4 fed and from the controller 2 controlled electric motor is not driven in this case.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with one another in other ways, without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Steuergerätcontrol unit
44
BordstromnetzBoard network
4a4a
Pluspolpositive pole
4b4b
Minuspolminuspol
66
Versorgungseingangsupply input
88th
Spannungsreglervoltage regulators
1010
A/D-WandlerA / D converter
1212
erster Eingangfirst entrance
1414
Spannungswertvoltage value
1616
Spannungsteilervoltage divider
1818
zweiter Eingangsecond entrance
2020
Abgrifftap
2222
elektrischer Widerstandelectrical resistance
2424
zweiter Widerstandsecond resistance
2626
Eingangssignalinput
2828
Z-DiodeZener diode
3030
Transistorschaltungtransistor circuit
UU
BordnetzspannungBoard supply voltage

Claims (7)

Verfahren zur Überwachung der durch ein Bordstromnetz (4) eines Kraftfahrzeugs bereitgestellten Stromversorgung eines Steuergerät (2) mit einem ersten Eingang (12) und mit einem zweiten Eingang (18), – wobei die dem ersten Eingang (12) zugeführte Bordnetzspannung (U) mittels eines A/D-Wandlers (10) überwacht und ein Spannungswert (14) ermittelt wird, – wobei dem zweiten Eingang (18) über einen elektrischen Widerstand (22) die Bordnetzspannung (U) direkt oder über einen Spannungsregler (8) zugeführt wird, und – wobei der vom A/D-Wandler (10) ermittelte Spannungswert (14) anhand des Eingangssignals (26) am zweiten Eingang (18) verifiziert wird.Method of monitoring by an on-board power supply ( 4 ) of a motor vehicle provided power supply of a control unit ( 2 ) with a first entrance ( 12 ) and with a second input ( 18 ), - the first input ( 12 ) supplied vehicle electrical system voltage (U) by means of an A / D converter ( 10 ) and a voltage value ( 14 ), the second input ( 18 ) via an electrical resistance ( 22 ) the vehicle electrical system voltage (U) directly or via a voltage regulator ( 8th ), and - wherein the from the A / D converter ( 10 ) determined voltage value ( 14 ) based on the input signal ( 26 ) at the second entrance ( 18 ) is verified. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vom A/D-Wandler (10) ermittelte Spannungswert (14) verifiziert wird, wenn das Eingangssignal (26) am zweiten Eingang (18) innerhalb eines Wertebereichs, insbesondere zwischen 1 V und 4 V, oder unterhalb eines Schwellwerts ist.A method according to claim 1, characterized in that the of the A / D converter ( 10 ) determined voltage value ( 14 ) is verified when the input signal ( 26 ) at the second entrance ( 18 ) within a range of values, in particular between 1 V and 4 V, or below a threshold value. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 arbeitendes Steuergerät (2), mit einem ersten Eingang (12) zum Anschluss an das Bordstromnetz (4) des Kraftfahrzeugs und mit einem zweiten Eingang (18), dem über einen elektrischen Widerstand (22) die Bordnetzspannung (U) direkt oder über einen Spannungsregler (8) zugeführt ist, sowie mit einem A/D-Wandler (10) zur Überwachung der mittels des ersten Eingangs (12) zugeführten Bordnetzspannung (U).According to the method according to claim 1 or 2 working control device ( 2 ), with a first input ( 12 ) for connection to the on-board power supply ( 4 ) of the motor vehicle and with a second input ( 18 ), which has an electrical resistance ( 22 ) the vehicle electrical system voltage (U) directly or via a voltage regulator ( 8th ) and with an A / D converter ( 10 ) for monitoring by means of the first input ( 12 ) supplied vehicle electrical system voltage (U). Steuergerät (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem elektrischen Widerstand (22) eine Transistorschaltung (30), insbesondere zur Verringerung eines Ruhestroms des Bordstromnetzes (4), vorgeschaltet ist.Control unit ( 2 ) according to claim 3, characterized in that the electrical resistance ( 22 ) a transistor circuit ( 30 ), in particular for reducing a quiescent current of the vehicle electrical system ( 4 ), upstream. Steuergerät (2) nach einem Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Eingang (18) an einen Abgriff (20) eines Spannungsteilers (16) geführt ist.Control unit ( 2 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the second input ( 18 ) to a tap ( 20 ) of a voltage divider ( 16 ) is guided. Steuergerät (2) nach der Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler (16) gegen Masse geführt ist.Control unit ( 2 ) according to claim 5, characterized in that the voltage divider ( 16 ) is guided to ground. Steuergerät (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Eingang (18) an eine Z-Diode (28) geführt ist.Control unit ( 2 ) according to one of claims 3 to 6, characterized in that the second input ( 18 ) to a Zener diode ( 28 ) is guided.
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