DE102014205121A1

DE102014205121A1 - Verfahren zur Ermittlung einer Fehlfunktion einer, einem Steuergerät zugeordneten Zeitmesseinheit

Info

Publication number: DE102014205121A1
Application number: DE102014205121.5A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Käshammer; Anne Luxembourg; Thomas Weber; Frank Stengel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2014-10-09
Also published as: WO2014161543A2; DE112014001834A5; WO2014161543A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Fehlfunktion einer, einem Steuergerät zugeordneten Zeitmesseinheit, welche einen Zeitraum zwischen einer Außerbetriebsetzung und einer Wiederinbetriebnahme des Steuergerätes bestimmt. Bei einem Verfahren, bei welchem eine Fehlfunktion des Zählers zuverlässig ermittelt wird, wird die Zeitmesseinheit auf das Vorliegen der Fehlfunktion während eines Betriebes des Steuergerätes überprüft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Fehlfunktion einer, einem Steuergerät zugeordneten Zeitmesseinheit, welche einen Zeitraum zwischen einer Außerbetriebsetzung und einer Wiederinbetriebnahme des Steuergerätes bestimmt.
Die Erfindung kann nutzbringend in Steuergeräten, die beispielsweise eine Kupplung in einem Kraftfahrzeug ansteuern, angewandt werden.
Innerhalb solcher Steuergeräte ist üblicherweise ein Zähler installiert, welcher auch als Timer bezeichnet werden kann. Der Zähler arbeitet im ausgeschalteten Zustand des Steuergerätes und ermittelt, wie lange das Steuergerät und somit auch die Kupplung außer Betrieb sind, indem er den Zeitraum zwischen der Außerbetriebsetzung und der Wiederinbetriebnahme des Steuergerätes auswertet. Der ausgeschaltete Zustand des Steuergerätes und der Kupplung sind vorzugsweise beim Zustand „Zündung aus“ des Kraftfahrzeuges gegeben. Die so durch den Zähler ermittelte Zeit wird dazu genutzt, um eine Temperatur der Kupplung beim Wiedereinschalten des Steuergerätes abzuschätzen. Dieser Zeitraum wird beispielsweise in Temperaturschätzmodellen berücksichtigt, wie sie in der DE 10 2005 061 080 A1 bzw. 10 2011 085 750 A1 dargestellt sind.
Arbeitet der Zähler fehlerhaft, muss davon ausgegangen werden, dass der Zeitraum, welcher durch den Zähler angegeben wird, beim erneuten Start des Kraftfahrzeuges nicht korrekt ist, was in dem Temperaturmodell zu einer falsch geschätzten Kupplungstemperatur führt und somit eine fehlerhafte Ansteuerung des Aktors der Kupplung durch das Steuergerät nach sich zieht.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung einer Fehlfunktion einer, einem Steuergerät zugeordneten Zeitmesseinheit anzugeben, welches einfach und kostengünstig zu realisieren ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zeitmesseinheit auf das Vorliegen der Fehlfunktion während eines Betriebes des Steuergerätes überprüft wird.
Dies hat den Vorteil, dass die Funktionstüchtigkeit der Zeitmesseinheit während des Betriebes des eingeschalteten Kupplungssystems (Steuergerät und Kupplung) ohne zusätzliche hardwaremäßige Hilfsmittel ermittelt werden kann. Dies führt dazu, dass eine kostengünstige Implementierung der Überwachung erfolgt kann.
Vorteilhafterweise wird während des Betriebes des Steuergerätes ein von der Zeitmesseinheit bestimmter Zeitabschnitt mit einem Referenzzeitabschnitt verglichen und bei einem Unterschied von dem Zeitabschnitt und dem Referenzzeitabschnitt auf eine Fehlfunktion der Zeitmesseinheit geschlossen. Der Vergleich mit einem Referenzzeitabschnitt stellt eine kostengünstige Softwaremaßnahme dar, welche schnell und ohne großen Aufwand zu einem zuverlässigen Ergebnis führt. Die Feststellung, dass eine Fehlfunktion der Zeitmesseinheit vorliegt, kann in einem Diagnosemodus des Kraftfahrzeuges ausgewertet werden, wodurch Ausfallraten des Zählers minimiert werden.
In einer Weiterbildung arbeitet die Zeitmesseinheit kontinuierlich sowohl während des Betriebes als auch im ausgeschalteten Zustand des Steuergerätes. Der Zähler wird sowohl im ausgeschalteten Zustand des Steuergerätes zur Bereitstellung von Parametern, die für die Steuerfunktion des Steuergerätes notwendig sind, als auch im eingeschalteten Zustand des Steuergerätes zur Überprüfung seiner möglichen Fehlfunktion genutzt. Eine separate Inbetriebnahme des Zählers zur Fehlerüberwachung entfällt. Es muss lediglich eine zusätzliche Softwaremaßnahme installiert werden, um die Fehlerüberwachung zu realisieren.
In einer Ausgestaltung wird der Referenzzeitabschnitt von einer in dem Steuergerät positionierten Referenzzeitmesseinheit bereitgestellt. Die Verwendung einer an sich vorhandenen Referenzzeitmesseinheit reduziert den Aufwand an zusätzlichen Hardwarekosten. Durch Verzicht auf eine zusätzliche Hardware kann eine erhöhte Ruhestromaufnahme des Steuergerätes unterbunden werden, wodurch die Fahrzeugbatterie entlastet wird.
In einer Variante wird als Referenzzeitmesser ein interner Schwingquarz eines Mikroprozessors des Steuergerätes genutzt. Bei einem solchen internen Schwingquarz handelt es sich um einen hochgenauen Taktgeber, welcher alle Prozesse, die in dem Mikroprozessor ablaufen, taktet. Mittels eines solch genauen Referenzzeitmessers wird auch eine zuverlässige Einschätzung über eine eventuell vorliegende Fehlfunktion der Zeitmesseinheit realisiert.
In einer weiteren Ausführungsform werden als Zeitmesseinheit ein digitaler Zähler oder eine Echtzeituhr verwendet. Solche digitalen Zähler bzw. auch als RTC bezeichnete Echtzeituhren laufen immer. Insbesondere Echtzeituhren benötigen wenig Strom, so dass die Fahrzeugbatterie zum Betrieb einer solchen Echtzeituhr nur gering belastet wird.
Um eine ausreichende Genauigkeit der Prüfung zu gewährleisten, vergehen zwischen zwei Takten des digitalen Zählers mehrere Takte des internen Schwingquarzes des Mikroprozessors.
Vorteilhafterweise wird eine Anzahl der Takte des internen Schwingquarzes des Mikroprozessors des Steuergerätes zwischen wenigstens zwei Takten des digitalen Zählers mehrfach gemessen, wobei bei einer Abweichung der Anzahl der Takte des internen Schwingquarzes zwischen jeweils mindestens zwei Takten des digitalen Zählers auf eine Fehlfunktion des digitalen Zählers geschlossen wird. Mittels einer solchen Vorgehensweise kann eine höhere Testabdeckung erreicht werden. Auch können Hardwarefehler besser erkannt und somit der in der Diagnose durchgeführte Fehlersuchlaufplan verbessert werden, ohne dass zusätzliche Kosten entstehen.
In einer Variante wird der von der Zeitmesseinheit zwischen einer Außerbetriebsetzung und einer Wiederinbetriebnahme des Steuergerätes gemessene Zeitraum zur Bestimmung einer Temperatur einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges verwendet. Insbesondere zur Bestimmung der Temperatur der Kupplung ist es notwendig, bereits zum Zeitpunkt des Einschaltens des Steuergerätes eine zuverlässige Information darüber zu haben, ob das Messsignal der Zeitmesseinheit korrekt ist, da fehlerhafte Parameter der Zeitmesseinheit zu einer fehlerhaften Ansteuerung der Kupplung führen kann.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
Es zeigt:
1: schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens,
2: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges dargestellt, welcher eine Brennkraftmaschine 1 enthält, die über eine Kupplung 2 und ein Getriebe 3 mit einer Kardanwelle 4 verbunden ist, welche wiederum über ein Differenzial 5 Räder 6 des Kraftfahrzeuges antreibt.
Bei der Kupplung 2 handelt es sich bevorzugt um eine Reibscheibenkupplung, welche mittels eines Aktors 7 betätigt wird. Auch das Getriebe 3 umfasst zu dessen Betätigung einen Aktor 8. Die Aktoren 7, 8 sind mit einem Steuergerät 9 verbunden, welches einen Mikroprozessor 10 umfasst, der von einem als Taktgeber dienenden Quarzoszillator 11 angesteuert wird. Darüber hinaus umfasst der Mikroprozessor 10 eine Speichereinheit 12, welche Programme und Datensätze zur Steuerung des Ablaufes des Betriebes der Brennkraftmaschine 1 enthält. Ein solcher Speicher 12 kann aber auch außerhalb des Mikroprozessors 10 im Steuergerät 9 angeordnet und mit dem Mikroprozessor 10 verbunden sein. Zusätzlich ist der Mikroprozessor 10 innerhalb des Steuergerätes 9 mit einem Zähler 13 verbunden. Alternativ kann der Zähler 13 aber auch Bestandteil des Mikrocontrollers 10 sein. Dieser Zähler 13 ist als Echtzeituhr (Real Time Clock – RTC) ausgebildet und läuft ununterbrochen, d.h. unabhängig von dem Betrieb der Brennkraftmaschine 1, der Kupplung 2 und des Steuergerätes 9. Weiterhin ist das Steuergerät 9 mit einem Fahrpedal 15 verbunden, mit welchem der Fahrzeugführer dem Steuergerät 9 mitteilt, dass beispielsweise die Kupplung 2 mit Hilfe des Aktors 7 betätigt werden soll, was vorzugsweise beim Einlegen eines neuen Ganges bei einem Handschaltgetriebe der Fall ist.
Innerhalb des Steuergerätes 10 ist in dem Speicher 12 ein Temperaturschätzmodell für die Kupplung 2 abgelegt, mit welcher die Temperatur der Kupplung 2 bestimmt wird. Um die Temperatur der Kupplung 2 nach Abstellen der Brennkraftmaschine 1 und somit der Kupplung 2 (Zustand „Zündung aus“ des Kraftfahrzeuges) korrekt bestimmen zu können, wird mittels des Zählers 13, festgestellt, wie lange das Steuergerät 9 und die Kupplung 2 ausgeschaltet sind. Anhand des von dem Zähler 13 gelieferten Zählerstandes, der zwischen dem Abschalten und dem Wiedereinschalten des Steuergerätes 9 erfasst wird, wird mittels des Temperaturschätzmodells die Abkühlung der Kupplung 2 und somit die Temperatur der Kupplung 2 bei einem Neustart des Systems, bestehend aus Brennkraftmaschine 1 und Kupplung 2, ermittelt.
Um die Temperatur der Kupplung 2 bei der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 1 und des Steuergerätes 9 korrekt bestimmen zu können, muss abgesichert werden, dass der Zähler 13 korrekt arbeitet. Die Prüfung, ob beim Zähler 13 ein Fehler vorliegt, soll mit Hilfe von 2 näher erläutert werden. In einem ersten Schritt 110 wird das Programm bei aktivem Steuergerät 9 gestartet. Im Schritt 120 wird festgestellt, ob der Zähler 13 in Betrieb ist. Ist dies der Fall, werden im Schritt 130 der Takt m des Quarzoszillators 11 und der Takt n des digitalen Zählers 13 auf 1 gesetzt und eine Zeitmessung t gestartet.
Nach Abschluss der Zeitmessung t, in welcher die Takte m_t des Quarzoszillators 11 zwischen zwei Takten n₁ und n_n+1 des digitalen Zählers 13 gemessen werden, wird im Speicher 12 die Anzahl der gemessenen Takte m_t im Schritt 140 abgespeichert. Anschließend wird überprüft, ob die gespeicherte Anzahl m_t der Takte des aktuellen Messzyklus der Anzahl m_t–1 der Takte des vorhergehenden Messzyklus entspricht (Schritt 150). Ist dies der Fall, wird im Schritt 160 geprüft, ob der Takt m des Quarzoszillators 11 ausreichend genau ist. Dies wird als gegeben erkannt, wenn der Takt m_t des Quarzoszillators 11 eine Abweichung von ±5% zu einen vorgegebenen Takt m_v nicht überschreiten. Ist dies der Fall, wird im Schritt 130 ein neuer Zählzyklus gestartet. Überschreitet der Takt m_t des Quarzoszillators 11 die 5%, wird das Programm im Schritt 180 beendet.
Stimmen die Anzahl der verglichenen Takte m_t, m_t–1 des Quarzoszillators 11 nicht überein, wird im Schritt 170 auf einen Fehler des Zählers 13 erkannt und das Programm im Schritt 180 beendet. Ursache für den Defekt einer Echtzeituhr (RTC) kann dabei sein, dass der Quarz nicht ausreichend verlötet ist oder der RC-Oszillator nicht schwingt.
Wird im Schritt 120 festgestellt, dass der Zähler 13 nicht aktiv ist, wird sofort zum Schritt 170 übergegangen und ein Fehler eingetragen.
Die Feststellung des fehlerhaften Zustandes des Zählers 13 wird dabei im Schritt 170 an einen Diagnose-Speicher ausgegeben. Beim Auslesen des Diagnose-Speichers wird auf den Fehler des Zählers 13 hingewiesen. Durch diese aktive Überwachung des Zählers 13 können die Ausfallraten des Zählers 13 minimiert und somit gewährleistet werden, dass die Temperatur der Kupplung 2 bei Start der Brennkraftmaschine 1 immer korrekt bestimmt wird.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine
2: Kupplung
3: Getriebe
4: Kardanwelle
5: Differential
6: Rad
7: Aktor
8: Aktor
9: Steuergerät
10: Mikroprozessor
11: Quarzoszillator
12: Speichereinheit
13: Zähler
14: Aktor
15: Fahrpedal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005061080 A1 [0003]
DE 102011085750 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Fehlfunktion einer, einem Steuergerät zugeordneten Zeitmesseinheit, welche einen Zeitraum zwischen einer Außerbetriebsetzung und einer Wiederinbetriebnahme des Steuergerätes (9) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitmesseinheit (13) auf das Vorliegen der Fehlfunktion während eines Betriebes des Steuergerätes (9) überprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebes des Steuergerätes (9) ein, von der Zeitmesseinheit (13) bestimmter Zeitabschnitt mit einem Referenzzeitabschnitt verglichen wird und bei einem Unterschied von Zeitabschnitt und Referenzzeitabschnitt auf eine Fehlfunktion der Zeitmesseinheit (13) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitmesseinheit (13) kontinuierlich sowohl während des Betriebes als auch im ausgeschalteten Zustand des Steuergerätes (9) arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzzeitabschnitt von einer, in dem Steuergerät (9) positionierten Referenzzeitmesseinheit (11) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzzeitmesseinheit ein interner Schwingquarz (11) eines Mikroprozessors (10) des Steuergerätes (9) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zeitmesseinheit (9) ein digitaler Zähler oder eine Echtzeituhr verwendet werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Takten (n) des digitalen Zählers (13) mehrere Takte (m) des internen Schwingquarzes (11) des Mikroprozessors (10) vergehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der Takte (m) des internen Schwingquarzes (11) des Mikroprozessors (10) des Steuergerätes (9) zwischen wenigstens zwei Takten (n₁, n_n+1) des digitalen Zählers (13) mehrfach gemessen wird, wobei bei einer Abweichung der Anzahl der Takte (m) des internen Schwingquarzes (11) zwischen den jeweils wenigstens zwei Takten (n₁, n_n+1) des digitalen Zählers (13) auf eine Fehlfunktion des digitalen Zählers (13) geschlossen wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Zeitmesseinheit (13) zwischen der Außerbetriebsetzung und der Wiederinbetriebnahme des Steuergerätes (9) gemessene Zeitraum zur Bestimmung einer Temperatur einer Kupplung (2) eines Kraftfahrzeuges verwendet wird.