DE112016005736T5

DE112016005736T5 - Fahrzeugsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112016005736T5
Application number: DE112016005736.9T
Authority: DE
Inventors: Kiyoomi Kadoya
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2036-10-27
Also published as: US20180358798A1; CN108370149A; US10862292B2; WO2017104270A1; JPWO2017104270A1; JP6577599B2; CN108370149B; DE112016005736B4

Abstract

Es wird eine Fahrzeugsteuervorrichtung geschaffen, die eine schnelle Diagnose eines Stromunterbrechers ermöglicht, während sie die Genauigkeit des zu einer Last fließenden Stroms während des Betriebs der Last sicherstellt. Zu linearen Magnetventilen (13a und 13b) ist ein Glättungskondensator (8) parallelgeschaltet. Von einer Batterie (2) zu einem ersten Verbindungspunkt (P1) zwischen den linearen Magnetventilen (13a und 13b) und dem Glättungskondensator (8) sind ein Stromunterbrecher (3a) und ein Verpolschutz (4a) in Reihe geschaltet. Mit einem zweiten Verbindungspunkt (P2) zwischen dem Unterbrecher (3a) und dem Verpolschutz (4a) ist eine Entladungseinheit (DU) verbunden, um elektrische Ladung von dem zweiten Verbindungspunkt (P2) zu entladen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugsteuervorrichtung.
Stand der Technik
In den letzten Jahren wird der Diagnose der Hauptfunktion und der Sicherheitsvorrichtung einer Steuereinheit (C/U) in Übereinstimmung mit dem Automotive Functional Safety Standard (IS026262) eine größere Bedeutung beigemessen. Es wird ein Verfahren für die Echtzeitdiagnose der Hauptfunktion wie etwa eines dualen Systems genutzt. Allerdings ist es schwierig, die Sicherheitsvorrichtung in Echtzeit zu diagnostizieren, um die Hauptfunktion sicher anzuhalten. Dies liegt daran, dass das Betreiben der Sicherheitsvorrichtung die Hauptfunktion anhält.
Hinsichtlich der Echtzeitdiagnose der Sicherheitsvorrichtung ist eine Leistungsabschaltvorrichtung bekannt, die einen Aus-Defekt eines zweiten Leistungsrelais während des Betriebs einer Lastschaltung detektieren kann (siehe z. B. PTL 1). PTL 1 beschreibt, dass „die erste Relaisansteuereinheit angewiesen wird, das erste Leistungsrelais während des Betriebs des Wechselrichters für kurze Zeit auszuschalten, und auf der Grundlage einer Änderung der Zwischenspannung ein Aus-Defekt des zweiten Leistungsrelais detektiert wird, während das erste Leistungsrelais ausgeschaltet ist“.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 2015-47035 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In Übereinstimmung mit der in PTL 1 beschriebenen Technik ist eine Zeitkonstante einer Zwischenspannungsdetektionseinheit (30), die eine Zwischenspannung (V1) zwischen einem ersten Leistungsrelais (21) und einem zweiten Leistungsrelais (22) detektiert, auf etwa 100 µs (Mikrosekunden) eingestellt, um die Detektion eines Aus-Defekts des zweiten Leistungsrelais innerhalb einer durch das Servolenkungssystem zugelassenen Spannungsanhaltezeit von 15 ms zu implementieren.
Die Verwendung dieses Verfahrens ermöglicht die problemlose Diagnose des Servolenkungssystems innerhalb von 15 ms. Allerdings muss in einigen anderen Systemen die Genauigkeit des zu der Last fließenden Stroms selbst während der Diagnose sichergestellt werden, was eine schnellere Diagnose erfordert. Auf einen solchen Fall kann die in PTL 1 beschriebene Technik nicht angewendet werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Fahrzeugsteuervorrichtung, die die schnelle Diagnose eines Stromunterbrechers ermöglicht, während sie die Genauigkeit des zu einer Last fließenden Stroms während des Betriebs der Last sicherstellt.
Lösung des Problems
Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe enthält die vorliegende Erfindung einen Glättungskondensator, der zu einer Last parallelgeschaltet ist, einen ersten Unterbrecher und einen zweiten Unterbrecher, die von einer Leistungsquelleneinheit zu einem ersten Verbindungspunkt zwischen der Last und dem Glättungskondensator in Reihe geschaltet sind, um den Strom abzuschalten, und eine Entladungseinheit, die mit einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Unterbrecher und dem zweiten Unterbrecher verbunden ist, um elektrische Ladung von dem zweiten Verbindungspunkt zu entladen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine schnelle Diagnose des Stromunterbrechers zu ermöglichen, während die Genauigkeit des während des Betriebs der Last zu der Last fließenden Stroms sichergestellt ist. Weitere Probleme, Konfigurationen und vorteilhafte Wirkungen werden in der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen geklärt.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsstromlaufplan einer Fahrzeugsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Diagnosezeitablaufplan der Fahrzeugsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Konfigurationsstromlaufplan einer Fahrzeugsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit einem Vergleichsbeispiel.
4 ist ein Diagnosezeitablaufplan der Fahrzeugsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit dem Vergleichsbeispiel.
5 ist ein Konfigurationsstromlaufplan einer Fahrzeugsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen die Konfigurationen und Operationen von Automatikgetriebe-C/Us (AT-C/Us) als die Fahrzeugsteuervorrichtungen in Übereinstimmung mit einer ersten und einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche Bezugszeichen repräsentieren in allen Zeichnungen gleiche Komponenten.
(Vergleichsbeispiel)
Zunächst wird im Folgenden der Grund dafür beschrieben, dass die Echtzeitdiagnose der Sicherheitsvorrichtung schwierig ist, wobei die AT-C/U als ein Beispiel genommen wird. Im Fall der AT-C/U bezieht sich die Hauptfunktion auf eine Ansteuerschaltung, die den zu einem linearen Magnetventil für die Geschwindigkeitssteuerung fließenden Strom steuert, und bezieht sich die Sicherheitsvorrichtung auf eine Leistungsabschaltschaltung, die den Strom zu dem linearen Magnetventil abschaltet.
3 stellt eine Schaltungskonfiguration der AT-C/U als das Vergleichsbeispiel dar.
Die AT-C/U (1) enthält mehrere Ansteuerschaltungen (10, 11 und 12) mit einer Batterie (2) als eine Leistungsquelle zum Steuern des zu linearen Magnetventilen (13) fließenden Stroms. Der Strom zu den linearen Magnetventilen (13) wird durch eine Stromrückkopplungsregelung durch das in einem Mikrocomputer (5) implementierte Programm geregelt.
Auf der Eingangsseite der Ansteuerschaltungen (10, 11 und 12) sind ein Unterbrecher (3a), der den von der Batterie zu den linearen Magnetventilen fließenden Strom abschaltet, eine Unterbrecheransteuerschaltung (3b), die den Ein/Aus-Zustand des Unterbrechers (3a) von dem Mikrocomputer steuert, ein Verpolschutz (4a), der den von der Masseseite der C/U (1) zu der positiven Seite der Batterie fließenden Strom abschaltet, wenn die Batterie verpolt verbunden ist, ein Glättungskondensator (8), der eine Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen (10, 11 und 12) stabilisiert, und Spannungsüberwachungsschaltungen (15 und 16), die die Spannung der Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen überwachen, implementiert.
Gemäß der normalen Steuerung ist der Unterbrecher (3a) in dem Ein-Zustand. Der Verpolschutz (4a) ist immer in dem Ein-Zustand, wenn er durch die Schaltungskonfiguration mit Leistung versorgt ist.
Um die Diagnose des Unterbrechers (3a) auszuführen, wird der Unterbrecher (3a), wie in 4 dargestellt ist, von ein auf aus geschaltet und wird der Spannungswert der Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen durch den Mikrocomputer (5) über die Spannungsüberwachungsschaltungen (15 und 16) überwacht. Wenn die Spannung auf einen bestimmten Diagnoseschwellenwert abnimmt, kann diagnostiziert werden, dass der Unterbrecher (3a) normal ausgeschaltet wird. Falls der Unterbrecher (3a) in dem Ein-Zustand versagt, nimmt die Spannung der Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen nicht ab, sondern hält sie den Batteriespannungswert, wodurch es ermöglich wird, die Anomalie des Unterbrechers (3a) zu diagnostizieren.
Falls dieses Diagnoseverfahren verwendet wird, dauert es eine Zeit, die Diagnose bei einer Verringerung der Spannung abzuschließen, da die Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen den Glättungskondensator (8) aufweist, da die Zeit zum Verringern der Spannung der Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltung in Abhängigkeit von dem Strom zu den linearen Magnetventilen variiert und da der Strom zu den linearen Magnetventilen mit einer Spannungsverringerung in der Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen schwankt, was eine Sicherstellung der Genauigkeit des Steuerstroms während der Diagnose verhindert. Wegen dieser Probleme ist es unter der normalen Steuerung schwierig, eine Echtzeitdiagnose auszuführen.
Dementsprechend wird die Diagnose des Unterbrechers (3a) vor dem Schalten zu der tatsächlichen Steuerung nach der Aktivierung der C/U oder vor dem Abschließen der tatsächlichen Steuerung und dem Herunterfahren der Leistungsquelle für die C/U (1) ausgeführt. Die Echtzeitdiagnose des Unterbrechers (3a) wird nicht ausgeführt.
Währenddessen hat es in den letzten Jahren sicher eine Erhöhung des Bedarfs an einer Echtzeitdiagnose von Seiten des Fahrzeugsystems gegeben. Insbesondere ist die Sicherheitsvorrichtung, die in die C/Us eines Fahrzeugantriebsstrangsystems, eines Lenkungssystems und eines Bremssystems eingebaut ist, eine wichtige Komponente, die für die Sicherheit des Fahrzeugs verantwortlich ist. Dementsprechend ist es notwendig, die Echtzeitdiagnose der Sicherheitsvorrichtung so schnell wie möglich zu erreichen.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Konfigurationsstromlaufplan einer C/U in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Folgenden sind die Komponenten mit Bezugszeichen anhand von 1 beschrieben.
Eine AT-C/U (1) enthält mehrere Ansteuerschaltungen (10a, 10b, 11a, 11b, 12a und 12b) mit einer Batterie (2) als eine Leistungsquelle zum Steuern des zu den linearen Magnetventilen (13a und 13b) fließenden Stroms. Der Strom zu den linearen Magnetventilen (13) wird durch eine Stromrückkopplungsregelung durch das in einem Mikrocomputer (5) implementierte Programm geregelt.
Die Ansteuerschaltungen enthalten PWM-Schaltelemente (10a und 10b), die Signale von dem Mikrocomputer (5) empfangen und diese durch PWM schalten, Freilaufdioden (11a und 11b), die den Strom freilaufen lassen, wenn die PWM-Schaltelemente (10a und 10b) ausgeschaltet sind, und Stromdetektionsschaltungen (12a und 12b) die den Strom zu den linearen Magnetventilen detektieren und Signale an den Mikrocomputer (5) übergeben. Die Anzahlen der Ansteuerschaltungen und der linearen Magnetventile (13) variieren in Abhängigkeit von den Anwendungen, sind im Allgemeinen aber mehr als eine.
Auf der Eingangsseite der Ansteuerschaltungen sind ein Unterbrecher (3a), der den von der Batterie (2) zu den linearen Magnetventilen (13a und 13b) fließenden Strom abschaltet, eine Unterbrecheransteuerschaltung (3b), die den Ein/Aus-Zustand des Unterbrechers (3a) von dem Mikrocomputer steuert, ein Verpolschutz (4a), der einen Weg des von der Masseseite der C/U (1) über die Ansteuerschaltungen (10a, 10b, 11a, 11b, 12a und 12b) und in den Unterbrecher (3a) zu der positiven Seite der Batterie fließenden Stroms abschaltet, wenn die Batterie (2) verpolt ist, und ein Glättungskondensator (8), der eine Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen (10a, 10b, 11a, 11b, 12a und 12b) stabilisiert, implementiert.
Mit anderen Worten, der Glättungskondensator (8) ist zu den linearen Magnetventilen (den Lasten: 13a und 13b) parallelgeschaltet. Der Stromunterbrecher (der erste Unterbrecher 3a) und der Verpolschutz (der zweite Unterbrecher 4a) sind von der Batterie (von der Leistungsquelleneinheit 2) zu dem ersten Verbindungspunkt (P1) zwischen den linearen Magnetventilen (13a und 13b) und dem Glättungskondensator (8) in Reihe geschaltet.
Um eine schnelle Diagnose zu erzielen, sind der Unterbrecher (3a) und der Verpolschutz (4a) vorzugsweise Halbleiterschaltelemente wie etwa Feldeffekttransistoren (FETs) und intelligente Leistungsvorrichtungen (IPDs).
Bei einem Zwischenpunkt (50) zwischen dem Unterbrecher (3a) und dem Verpolschutz (4a) sind ein Entladungsschaltelement (6) und ein Entladungswiderstand (7) zum Empfang von Signalen von dem Mikrocomputer (5) und zum Entladen elektrischer Ladung von dem Zwischenpunkt (50) implementiert. Zwischen dem Zwischenpunkt (50) und einer Eingangseinheit des Mikrocomputers (5) ist ein Strombegrenzungswiderstand (14) implementiert. Hier ist angenommen, dass die Eingangseinheit des Mikrocomputers (5) ein Porteingang zum Bestimmen von Hi und Lo ist.
Das Entladungsschaltelement (6) und der Entladungswiderstand (7) bilden eine Entladungseinheit (DU). Die Entladungseinheit (DU) ist zwischen dem Unterbrecher (dem ersten Unterbrecher 3a) und dem Verpolschutz (dem zweiten Unterbrecher 4a) mit dem zweiten Verbindungspunkt (P2) verbunden, um elektrische Ladung von dem zweiten Verbindungspunkt (P2) zu entladen.
Die Entladungseinheit (DU) weist das Schaltelement (6) auf, das die Verbindung zwischen dem zweiten Verbindungspunkt (P2) und der Masse ein- und ausschaltet. Die Entladungseinheit (DU) weist den Widerstand (7) auf, der den zweiten Verbindungspunkt (P2) und die Masse verbindet.
Zum Erzielen einer schnellen Diagnose ist das Entladungsschaltelement (6) vorzugsweise ein Halbleiterschaltelement wie etwa ein FET oder eine IPD und bevorzugter eine IPD mit einer Überstromschutzfunktion.
Nachfolgend wird anhand von 2 ein Diagnoseverfahren in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Gemäß der normalen Steuerung der C/U (1) werden der Unterbrecher (3a) und der Verpolschutz (4a) eingeschaltet, um den Ansteuerschaltungen Leistung zuzuführen. Gleichzeitig ist das Entladungsschaltelement (6) in dem Aus-Zustand und wird der Strom zu den linearen Magnetventilen gemäß der Spannung des Zwischenpunkts (50) gesteuert, die um die Spannung der Batterie (2) gehalten wird.
Zu Beginn der Diagnose gibt der Mikrocomputer (5) ein Aus-Signal an ein Unterbrechersteuersignal (52) und ein Verpolschutzsteuersignal (53) aus. Beim Empfang des Aus-Signals empfangen die Unterbrecheransteuerschaltung (3b) und die Verpolschutz-Ansteuerschaltung (4b) das Ausschalten des Unterbrechers (3a) und des Verpolschutzes (4a). Dies sperrt den Weg des Stroms von der Batterie (2) zu dem Zwischenpunkt (50) und den Weg des Stroms von dem Glättungskondensator (8) zu dem Zwischenpunkt (50) und unterbricht dadurch die Wege des Stroms zu dem Zwischenpunkt (50).
Ferner gibt der Mikrocomputer (5) ein Ein-Signal an ein Entladungsschaltelement-Steuersignal (54) aus. Beim Empfang des Signals schaltet das Entladungsschaltelement (6) ein, um die in der Leitung des Zwischenpunkts (50) angesammelte elektrische Ladung über den Entladungswiderstand (7) zu entladen, um die Spannung des Zwischenpunkts (50) von dem Äquivalent der Spannung der Batterie (2) unverzögert auf etwa null Volt zu ändern.
Mit anderen Worten, während des Betriebs der linearen Magnetventile (der Lasten 13a und 13b) dient der Mikrocomputer (5) als eine Vorrichtungssteuereinheit, die den Unterbrecher (den ersten Unterbrecher 3a) und den Verpolschutz (den zweiten Unterbrecher 4a) ausschaltet und die Entladungseinheit (DU) einschaltet. Während der Unterbrecher (der erste Unterbrecher 3a) und der Verpolschutz (der zweite Unterbrecher 4a) ausgeschaltet sind und die Entladungseinheit (DU) eingeschaltet ist, führt der Glättungskondensator (8) den linearen Magnetventilen (den Lasten 13a und 13b) Leistung zu.
Gleichzeitig bezieht sich die an dem Zwischenpunkt (50) angesammelte elektrische Entladung hauptsächlich auf eine Drain-Source-Kapazität, auf eine Drain-Gate-Kapazität und auf eine Gate-Source-Kapazität der FETs oder IPDs als der Unterbrecher (3a) und als der Verpolschutz (4a). Diese Kapazitäten sind mit den FETs oder IPDs, die einem höheren Strom entsprechen, größer. Dementsprechend ist nicht die in PTL 1 beschriebene Schaltungskonfiguration mit einer Zeitkonstante, die mit der Zwischenspannung (V1) verbunden ist, sondern das Entladungsschaltelement (6) in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung notwendig, um die Spannung des Zwischenpunkts (50) mit hoher Geschwindigkeit auf etwa null Volt zu ändern. Hinsichtlich „Ändern mit hoher Geschwindigkeit auf etwa null Volt“ bezieht sich die „hohe Geschwindigkeit“ auf eine Zeit von 10 µs oder weniger.
In Übereinstimmung mit der in PTL 1 beschriebenen Technik wird die elektrische Ladung von der Zwischenspannung (V1) über den Widerstand und den Kondensator entladen. Somit ist eine Zeitkonstante von etwa 100 µs in einem praktischen Verwendungsbereich ein Grenzwert. Um die Zeitkonstante weiter zu verringern, ist es notwendig, die elektrische Ladung mit einem kleineren Widerstandswert zu entladen. Allerdings ist das Verringern des Widerstandswerts zwischen der Zwischenspannung (V1) und dem GND keine realistische Vorstellung, da in einem Schicht-Kurzschlusszustand zwischen der Leistungsquelle und der GND erheblich Leistung verlorengehen würde.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die elektrische Ladung von dem Zwischenpunkt (50) zu entladen und die Spannung mit einer höheren Geschwindigkeit auf etwa null Volt zu ändern, indem das Entladungsschaltelement (6) dafür gesteuert wird, die Impedanz zwischen dem Zwischenpunkt (50) und der GND zu ändern. Mit anderen Worten, das Schaltelement (6) ändert die Impedanz zwischen dem zweiten Zwischenpunkt (P2) und der Masse.
Wenn der Zwischenpunkt (50) das Äquivalent von null Volt erreicht, wird die Spannungseingabe in den Mikrocomputer (5) über den Strombegrenzungswiderstand (14) gleichzeitig zu null Volt. Der Mikrocomputer (5) kann einen Spannungswert gleich oder kleiner der Diagnoseschwellenspannung detektieren, um zu bestimmen, dass der Unterbrecher (3a) normal ausgeschaltet wird.
Um einen in den Mikrocomputer (5) eingebauten AD-Umsetzer als die Eingangsschaltung des Mikrocomputers (5) zum Überwachen des Spannungswerts zu verwenden, ist es notwendig, einen schnellen AD-Umsetzer auszuwählen und so einzustellen, dass eine vermutete Diagnosezeit von 10 µs oder weniger erfüllt ist. Die Verwendung eines solchen AD-Umsetzers schafft den Vorteil, dass die in 2 beschriebene Diagnoseschwellenspannung durch den Mikrocomputer (5) fein eingestellt werden kann.
Währenddessen ermöglicht die Verwendung eines Universalporteingangs zum unverzögerten Detektieren von Hi/Lo als die Eingangseinheit des Mikrocomputers (5), Hi/Lo innerhalb von 1 µs oder weniger zu bestimmen, wobei aber die in 2 beschriebene Diagnoseschwellenspannung auf den durch den Mikrocomputer (5) vorgegebenen Spannungswert eingestellt werden muss. Dennoch ist der Universalport im Vergleich zu dem AD-Umsetzer zu einer Hi/Lo-Bestimmung mit sehr hoher Geschwindigkeit fähig. Dementsprechend ist es in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, den Universalport zu verwenden.
Auf diese Weise dient der Mikrocomputer (5) als eine Spannungsmesseinheit, die die Spannung des zweiten Verbindungspunkts (P2) misst. Außerdem dient der Mikrocomputer (5) als eine Diagnoseeinheit, die diagnostiziert, dass der Unterbrecher (3a) versagt, wenn die während der Zeitdauer, in der der Unterbrecher (der erste Unterbrecher 3a) und der Verpolschutz (der zweite Unterbrecher 4a) ausgeschaltet sind und die Entladungseinheit (DU) eingeschaltet ist, gemessene Spannung des zweiten Verbindungspunkts (P2) den Schwellenwert übersteigt.
Wenn diagnostiziert wird, dass der Unterbrecher (3a) versagt, kann der Mikrocomputer (5) eine Angabe des Defekts des Unterbrechers (3a) an eine externe Vorrichtung wie etwa eine Anzeigevorrichtung ausgeben.
Die Anwesenheit des Entladungswiderstands (7) ist wichtig beim Entladen der elektrischen Ladung von dem Zwischenpunkt (50) und beim Ausführen einer Diagnose gemäß der Spannung des Zwischenpunkts (50).
Der Entladungswiderstand (7) spielt die Rolle, einen beschädigenden Überstrom zu dem Entladungsschaltelement (6) als ein FET oder eine IPD zur Zeit der Entladung zu verhindern.
Wenn der Unterbrecher (3a) zu Beginn der Diagnose in einem Ein-Defekt ist, ist es wichtig, den Widerstandswert des Entladungswiderstands (7) in der Weise einzustellen, dass die Spannung des Zwischenpunkts (50) höher als die Diagnoseschwellenspannung ist, wenn der Unterbrecher (3a) in dem Ein-Defekt ist, da die Spannung des Zwischenpunkts (50) durch die Partialdrücke des Ein-Widerstandswerts des Unterbrechers (3a) und des Entladungswiderstands (7) bestimmt ist.
In diesem Fall gibt es während der Diagnosezeit einen Kurzschluss zwischen der Leistungsquelle und dem GND. Dementsprechend ist es wichtig, den Entladungswiderstand (7) und das Entladungsschaltelement (6) auszuwählen, die einen unverzögerten Kurzschlussstrom aushalten können. Außerdem ist es bevorzugt, als das Entladungsschaltelement (6) eine IPD mit einer Überstromschutzfunktion auszuwählen.
Dementsprechend wird das Entladungsschaltelement (6) ausgeschaltet und werden der Unterbrecher (3a) und der Verpolschutz (4a) eingeschaltet, nachdem diagnostiziert wird, dass der Unterbrecher (3a) normal ausgeschaltet wird, wodurch die Diagnose abgeschlossen wird. Während der Diagnose des Unterbrechers (3a) wird der Strom zu den linearen Magnetventilen (13) gesteuert. Allerdings ist die Diagnosezeit nicht länger als höchstens 10 µs, wobei kaum ein Abfall der Spannung der Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen ohne Einfluss auf die Genauigkeit des Steuerstroms auftritt. Es wird hier angenommen, dass der Abfall der Spannung der Leistungsquelle auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen 0,1 V oder weniger ist und dass die Genauigkeit des Steuerstroms zu den linearen Magnetventilen ± 10 mA ist.
Die Spannung der Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen ist ein Bedarf für die Genauigkeit des Stroms zu den Lasten der linearen Magnetventile (13). Um keinen Einfluss auf die Genauigkeit des Steuerstroms zu den linearen Magnetventilen (13) auszuüben, ist es wichtig, die Schwankung der Spannung während der Diagnose zu verringern. Es ist möglich, die Schwankung der Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen zu verringern, indem die Kapazität des Glättungskondensators (8) erhöht wird oder indem die Diagnose des Unterbrechers (3a) in kürzerer Zeit ausgeführt wird.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Diagnose in kurzer Zeit ausgeführt werden, was effektiv ist, falls die Kapazität des Glättungskondensators (8) nicht weiter erhöht werden kann. Außerdem kann der Diagnosezeitpunkt durch den Mikrocomputer (5) gesteuert werden, was den Vorteil schafft, dass eine Verkürzung der Diagnosezeit leicht betrachtet werden kann.
Vorzugsweise wird der Zeitpunkt für die Diagnose des Unterbrechers (3a) in der Weise eingestellt, dass die Diagnose minimalen Einfluss auf die tatsächliche Steuerung ausübt. In der Ausführungsform wird die Diagnose vorzugsweise bei einer Gelegenheit ausgeführt, wenn die Summe des Steuerstroms zu den mehreren linearen Magnetventilen (13) am kleinsten ist. Das ist so, da der Abfall der Spannung der Leistungsquelle (51) auf der Eingangsseite für die Ansteuerschaltungen zur Zeit der Diagnose kleiner ist, während der Summenstrom zu den Lasten kleiner ist.
Mit anderen Worten, zu dem Zeitpunkt, zu dem der Strom zu den Lasten am kleinsten ist, dient der Mikrocomputer (5) als eine Vorrichtungssteuereinheit, die den Unterbrecher (den ersten Unterbrecher 3a) und den Verpolschutz (den zweiten Unterbrecher 4a) ausschaltet und die Entladungseinheit (DU) einschaltet.
Unter einem anderen Gesichtspunkt kann die Diagnose des Unterbrechers (3a) einmal innerhalb der Aussetzungszeit von dem Auftreten eines Defekts eines Elements bis zu einem gefährlichen Ereignis des Fahrzeugs, z. B. in Intervallen von 100 ms, ausgeführt werden, um die Sicherheit bei der Verwendung der Anwendung sicherzustellen. Es ist hier angenommen, dass die Aussetzungszeit das gemäß IS026262 verwendete Defekttoleranzzeitintervall (FTTI) ist.
Ein Leistungseingangseinheits-Glättungskondensator (9) spielt die Rolle, eine Schwankung des zu der Leistungsleitung fließenden Stroms zu der Zeit des Ein-/Ausschaltens des Unterbrechers (3a) zu unterdrücken, wovon erwartet werden kann, dass er beim Unterdrücken der Rauschemission wirksam ist. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dieser Kondensator beim Unterdrücken der Rauschemission insbesondere wichtig, da der Kondensator den Unterbrecher (3a) und den Verpolschutz (4a) mit hoher Geschwindigkeit schaltet, um eine schnelle Diagnose des Unterbrechers (3a) zu erzielen. Um die Leistungsquelle zu stabilisieren, wird hauptsächlich ein Aluminiumelektrolytkondensator mit hoher Kapazität verwendet. Außerdem kann parallel zu dem Aluminiumelektrolytkondensator ein Keramikkondensator mit einem kleinen Ersatzreihenwiderstand und einer kleinen Ersatzreiheninduktivität implementiert sein.
Wie oben beschrieben wurde, ist es in Übereinstimmung mit der Ausführungsform möglich, einen Stromunterbrecher mit hoher Geschwindigkeit zu diagnostizieren, während die Genauigkeit des zu den Lasten fließenden Stroms während des Betriebs der Lasten sichergestellt wird.
(Zweite Ausführungsform)
5 ist ein Konfigurationsstromlaufplan einer C/U in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass das Entladungsschaltelement (6) nicht vorhanden ist und dass nur der Entladungswiderstand (7) implementiert ist. Die erste Ausführungsform führt gemäß der Steuerung des Entladungsschaltelements (6) und des Entladungswiderstands (7) eine aktive Entladung aus, während bei der zweiten Ausführungsform eine passive Entladung nur mit dem Entladungswiderstand (7) angenommen ist.
Die Diagnosefolge ist dieselbe wie in der ersten Ausführungsform. Die elektrische Ladung kann von dem Zwischenpunkt (50) so schnell wie möglich entladen werden, indem der Widerstandswert des Entladungswiderstands (7) in dem Ausmaß, in dem der Entladungswiderstand (7) die Wärmeerzeugung, die sich aus dem Leistungsverbrauch ergibt, aushalten kann, niedriger eingestellt wird. Allerdings ist es anders als in der ersten Ausführungsform ohne das Entladungsschaltelement (6) nicht möglich, die elektrische Ladung so schnell wie in der ersten Ausführungsform von dem Zwischenpunkt (50) zu entladen. Im Ergebnis ist die Diagnosezeit des Unterbrechers (3a) länger als in der ersten Ausführungsform.
Dennoch ermöglicht die in 5 dargestellte Schaltungskonfiguration in ihrer zweiten Ausführungsform, dass die elektrische Ladung schneller als in der wie in PTL 1 beschriebenen Tiefpassfilterschaltung, die aus dem Widerstand und aus dem Kondensator zur Überwachung der Spannung des Zwischenpotentials (V1) besteht, entladen wird. Dementsprechend ermöglicht die zweite Ausführungsform eine schnellere Diagnose des Unterbrechers (3a) als die in PTL 1 beschriebene Technik.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, sondern enthält verschiedene Änderungsbeispiele. Zum Beispiel sind die vorstehenden Ausführungsformen bisher zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen, die alle oben beschriebenen Komponenten enthalten, beschränkt. Einige der Komponenten in einer Ausführungsform können durch Komponenten in einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Außerdem können Komponenten in einer Ausführungsform zu Komponenten in einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Einige Komponenten in den vorstehenden Ausführungsformen können hinzugefügt, weggenommen oder durch andere Komponenten ersetzt werden.
Die vorstehenden Ausführungsformen sind unter der Annahme einer AT-C/U beschrieben worden. Allerdings kann die C/U nicht für das AT sein.
Einige oder alle der vorstehenden Komponenten und Funktionen können z. B. durch Entwerfen einer integrierten Schaltung hardwaremäßig implementiert werden. Die vorstehenden Komponenten und Funktionen können durch einen Prozessor, der die Programme, um diese Funktionen auszuführen, interpretiert und ausführt, softwaremäßig implementiert werden. Die Informationen in den Programmen, Tabellen und Dateien zum Ausführen der Funktionen können in Aufzeichnungsvorrichtungen wie etwa Speichern, Festplatten, Festkörperlaufwerken (SSDs) oder Aufzeichnungsmedien wie etwa IC-Karten, SD-Karten und DVDs gespeichert werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können wie folgt konfiguriert sein:

(1) Fahrzeugsteuervorrichtung, die enthält:
- eine Leistungsabschalteinheit (3a), die zwischen einer Leistungsquelle (2) und einer Last (13) liegt;
- einen .Glättungskondensator (8), der zwischen der Leistungsabschalteinheit (3a) und der Last (13) liegt;
- eine Stromabschalteinheit (4a), die zwischen der Leistungsabschalteinheit (3a) und dem Glättungskondensator (8) liegt und die von dem Glättungskondensator (8) zur Leistungsabschalteinheit (3a) fließenden Strom abschalten kann;
- eine Messeinheit (5 und 14), die eine Zwischenspannung zwischen der Leistungsabschalteinheit (3a) und der Stromabschalteinheit (4a) misst;
- eine Entladungseinheit (6 und 7), die elektrische Ladung von zwischen der Leistungsabschalteinheit (3a) und der Stromabschalteinheit (4a) entlädt; und
- eine Entladungssteuereinheit (5 und 54), die die Entladungseinheit (6 und 7) steuert.
(2) Fahrzeugsteuervorrichtung nach (1), wobei die Entladungssteuereinheit bei der Messung der Zwischenspannung die Entladungseinheit zum Entladen der elektrischen Ladung steuert, während die Leistungsquelle und der Strom durch die Leistungsquellen-Abschalteinheit und durch die Stromabschalteinheit während des Betriebs der Last abgeschaltet sind.
(3) Fahrzeugsteuervorrichtung nach (1), wobei die Entladungseinheit ein Schaltelement enthält, das den Verbindungszustand eines Punkts zwischen der Leistungsabschalteinheit und der Stromabschalteinheit zu einer Masse steuert.
(4) Fahrzeugsteuervorrichtung, die enthält:
- eine Leistungsabschalteinheit, die zwischen einer Leistungsquelle und einer Last liegt;
- einen Glättungskondensator, der zwischen der Leistungsabschalteinheit und der Last liegt;
- eine Stromabschalteinheit, die zwischen der Leistungsabschalteinheit und dem Glättungskondensator liegt und die von dem Glättungskondensator zu der Stromabschalteinheit fließenden Strom abschalten kann; und
- eine Messeinheit, die eine Zwischenspannung zwischen der Leistungsabschalteinheit und der Stromabschalteinheit misst, wobei
- die Messeinheit die Zwischenspannung misst, um die Leistungsabschalteinheit zu diagnostizieren, wenn die Leistungsquelle und der Strom durch die Leistungsabschalteinheit und durch die Stromabschalteinheit während des Betriebs der Last abgeschaltet sind.
(5) Fahrzeugsteuervorrichtung nach einem von (1) bis (4), wobei der Glättungskondensator der Last bei der Messung der Zwischenspannung Leistung zuführt.
(6) Fahrzeugsteuervorrichtung, die ein Halbleiterschalterelement mit einer Überstromschutzfunktion als ein in der Entladungseinheit verwendetes Schalterelement umfasst.

Bezugszeichenliste

1: C/U
2: Batterie
3a: Unterbrecher
3b: Unterbrecheransteuerschaltung
4a: Verpolschutz
4b: Verpolschutz-Ansteuerschaltung
5: Mikrocomputer
6: Entladungsschaltelement
7: Entladungswiderstand
8: Glättungskondensator
9: Leistungseingangseinheits-Glättungskondensator
10a: PWM-Schaltelement
10b: PWM-Schaltelement
11a: Freilaufdiode
11b: Freilaufdiode
12a: Stromdetektionseinheit
12b: Stromdetektionseinheit
13a: lineares Magnetventil
13b: lineares Magnetventil
14: Strombegrenzungswiderstand
15: Spannungsüberwachungsschaltungs-Widerstand 1
16: Spannungsüberwachungsschaltungs-Widerstand 2
50: Zwischenpunkt
51: Leistungsquelle auf der Eingangsseite für Ansteuerschaltungen
52: Unterbrechersteuersignal
53: Verpolschutzsteuersignal
54: Entladungsschaltelement-Steuersignal

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

JP 2015047035 A [0004]

Claims

Fahrzeugsteuervorrichtung, die umfasst: einen Glättungskondensator, der zu einer Last parallelgeschaltet ist; einen ersten Unterbrecher und einen zweiten Unterbrecher, die von einer Leistungsquelleneinheit zu einem ersten Verbindungspunkt zwischen der Last und dem Glättungskondensator in Reihe geschaltet sind, um den Strom abzuschalten; und eine Entladungseinheit, die mit einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem ersten Unterbrecher und dem zweiten Unterbrecher verbunden ist, um elektrische Ladung von dem zweiten Verbindungspunkt zu entladen.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Vorrichtungssteuereinheit umfasst, die in einer Zeitperiode, während der die Last arbeitet, den ersten Unterbrecher und den zweiten Unterbrecher ausschaltet und die Entladungseinheit einschaltet.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Entladungseinheit ein Schaltelement aufweist, das die Verbindung zwischen dem zweiten Verbindungspunkt und der Masse ein-/ausschaltet.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Schaltelement die Impedanz zwischen dem zweiten Verbindungspunkt und der Masse ändert.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Entladungseinheit einen Widerstand aufweist, der den zweiten Verbindungspunkt und die Masse verbindet.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, die umfasst: eine Spannungsmesseinheit, die die Spannung des zweiten Verbindungspunkts misst; und eine Diagnoseeinheit, die diagnostiziert, dass der erste Unterbrecher versagt, wenn die Spannung des zweiten Verbindungspunkts, die gemessen wird, während der erste Unterbrecher und der zweite Unterbrecher ausgeschaltet sind und die Entladungseinheit eingeschaltet ist, einen Schwellenwert übersteigt.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Glättungskondensator der Last Leistung zuführt, während der erste und der zweite Unterbrecher ausgeschaltet sind und die Entladungseinheit eingeschaltet ist.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtungssteuereinheit zu dem Zeitpunkt, zu dem der Strom zu der Last minimal wird, den ersten Unterbrecher und den zweiten Unterbrecher ausschaltet und die Entladungseinheit einschaltet.