DE19524838C2 - Verfahren und System zur Fahrzeugsteuerung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Fahr­ zeugsteuerungen mittels eines fahrzeuginternen Steuersy­ stems und insbesondere ein Verfahren und ein System zur Fahrzeugsteuerung, in denen ein Prozessor Sensorsignale für die Steuerung von Betätigungselementen von verschie­ denen im Fahrzeug angebrachten Sensoren über eine Anpas­ sungsschaltung eingibt, welche entsprechend dem einzuge­ benden Sensorsignal umgeschaltet wird.

In einem herkömmlichen Fahrzeugsteuersystem werden viele verschiedene Sensorsignale, z. B. Impulssignale von einem Kurbelwinkelsensor und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssen­ sor, Ein/Aus-Signale von einem Zündschalter und einem Neutralschalter sowie analoge Signale von einem Luftmen­ gensensor und einem Wassertemperatursensor von einer entsprechenden Anpassungsschaltung, die aus hierfür vorgesehenen diskreten Bauteilen aufgebaut ist, angepaßt. Falls die Anzahl der Eingangssignale ansteigt, um die Funktion des Fahrzeugsteuersystems zu verbessern, wird auch die Anzahl der Anpassungsschaltungen erhöht. Daher bestehen im Stand der Technik Probleme hinsichtlich des beschränkten Raums, der für die Anbringung der Fahrzeug­ steuereinheit zur Verfügung steht, hinsichtlich der Anzahl der Mannstunden für die Montage der Fahrzeugsteu­ ereinheit, da diese bei einer zunehmenden Anzahl von Eingangssignalen ebenfalls ansteigt, weil viele diskrete Bauteile verwendet und montiert werden müssen, sowie hinsichtlich des Zeitaufwandes, der für die Entwicklung der Steuereinheit erforderlich ist, weil die Anpassungs­ schaltungen einzeln entworfen werden müssen.

Aus der DE 37 30 568 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur Fehlerüberwachung bei der Übertragung von Meßsignalen von einer Meßstelle zu einem Mikroprozessor in einem Kraft­ fahrzeug bekannt. Hauptkomponenten sind zwei durch den Mikrocontroller gleichzeitig schaltbare, mit denselben Signalquellen verbundene Analog-Multiplexer. Sie geben wechselseitig Meß- und Bezugssignale an einen weiteren Analog-Multiplexer aus, der wiederum gemeinsam mit einem nachgeschalteten A/D-Wandler ansteuerbar ist.

In dem Fachaufsatz Hill, Hrassky, Sax, "Mikrocomputer in Kfz-Anwendungen", DE-Z. Elektronik 4/17.2.1989, Seiten 48 bis 56, wird ein Systemkonzept zur Fahrzeugsteuerung be­ schrieben, dessen Hauptkomponenten ein Mikrocomputer, mehrere Eingangs- und Ausgangsinterface-ICs, ein 8-Bit- Parallelbus, ein Spannungsregler, ein digitaler Programm- Watchstop und ein Überspannungsschutz sind. Aufgabe der Kontaktabfrage-Schaltungen der Eingangs-Interfaces ist es, den Zustand "Ein-/Aus" der an Masse oder an die Batteriespannung angeschlossenen mechanischen Kontakte dem Microcomputer zu melden. Wenn die Kontaktabfrage- Schaltung vom Microcomputer aktiviert wird, müssen die Ausgänge an den Bus je nach Schalterposition Low- oder High-Pegel geben.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes System zur Fahrzeugsteuerung zu schaffen, bei denen ein Prozessor über einen Multiplexer und eine Anpassungsschaltung an mehrere Sensoren angeschlossen ist und der Multiplexer und die Anpassungsschaltung mittels Software umgeschaltet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren und ein System zur Fahrzeugsteuerung, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen beansprucht sind. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsfor­ men der vorliegenden Erfindung gerichtet.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, der Fahrzeugsteuereinheit kleine Abmessungen zu verleihen, weil nur eine einzige Anpassungsschaltung vorgesehen ist, die mittels einer Software in Abhängig­ keit von dem einzugebenden Sensorsignal umgeschaltet werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Anzahl der für die Montage der Fahr­ zeugsteuereinheit erforderlichen Mannstunden zu reduzie­ ren, indem die Anpassungsschaltung in Form einer inte­ grierten Schaltung (LSI-Schaltung) verwirklicht wird.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Fahrzeugsteuerungsanlage, die mit einer erfin­ dungsgemäßen Fahrzeugsteuereinheit 2 versehen ist;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungs­ form einer Fahrzeugsteuerungsanlage, in der der mit einer Überstromschutzschaltung versehene Mul­ tiplexierer 3 außerhalb der Fahrzeugsteuereinheit 2 angeordnet ist;

Fig. 3 ein zum Teil detailliertes Blockschaltbild eines Sensorsignal-Eigangsabschnitts der erfindungsge­ mäßen Fahrzeugsteuerungsanlage;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des in Fig. 3 gezeigten Eingangssteuermoduls;

Fig. 5 ein Zeitablaufdiagramm, das die Funktionsweise jedes Teils des Eingangssteuermoduls 8 zeigt;

Fig. 6 ein Schaltbild eine r Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Multiplexers 3 mit Überstrom­ schutzschaltung;

Fig. 7 ein Schaltbild einer Ausführungsform des program­ mierbaren Eingangssignal-Anpassungsmoduls 5;

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der in Fig. 3 gezeigten Datenumsetzungs- und Dateneinga­ beschaltung 10;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungs­ form des Eingangssteuermoduls 8, in dem eine Ein­ gangsablaufplantabelle verwendet wird;

Fig. 10 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugmotor-Steuersy­ stems, das die erfindungsgemäße Fahrzeugsteuer­ einheit 2 verwendet;

Fig. 11 ein Blockschaltbild ähnlich demjenigen von Fig. 1, in dem die E/A-LSI 4 mehrere programmier­ bare Eingangssignal-Anpassungsmodule 5 enthält; und

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungs­ form der Fahrzeugsteuereinheit, in der die E/A- LSI 4 sowohl mit dem die Überstromschutzschaltung enthaltenden Multiplexierer 3 als auch mit dem programmierbaren Eingangssignal-Anpassungsmodul 5 versehen ist.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Fahrzeugsteuerungsanlage zeigt, die mit einer Fahrzeugsteuereinheit 2 versehen ist. Sie umfaßt einen eine Überstromschutzschaltung enthaltenden Multiplexer 3, eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung in Großintegration (E/A- LSI) 4, die ihrerseits einen programmierbaren Ein­ gangssignal-Anpassungsmodul 5 enthält, sowie einen Mikro­ computer 6. Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das eine weitere Ausführungsform der Fahrzeugsteuerungsanlage zeigt, in der der die Überstromschutzschaltung enthal­ tende Multiplexer 3 außerhalb der Fahrzeugsteuereinheit 2 angeordnet ist, die ihrerseits die E/A-LSI 4 mit dem programmierbaren Eingangssignal-Anpassungsmodul 5 sowie den Mikrocomputer 6 enthält. Fig. 3 ist eine zum Teil detaillierte Darstellung der Fahrzeugsteuerungsanlage der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des in Fig. 3 gezeigten Eingangssteuermoduls. Fig. 5 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Funktionsweise jedes Teils des Eingangssteuermo­ duls 8 zeigt. Fig. 6 ist ein Schaltbild einer Ausfüh­ rungsform des die Überstromschutzschaltung enthaltenden Multiplexers 3. Fig. 7 ist ein Schaltbild einer Aus­ führungsform des programmierbaren Eingangssignal-Anpas­ sungsmoduls 5. Fig. 8 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der in Fig. 3 gezeigten Datenumsetzungs- und Dateneingabeschaltung 10. Fig. 9 ist ein Blockschalt­ bild einer weiteren Ausführungsform des Eingangssteuermo­ duls 8, in dem eine Eingangsablaufplantabelle verwendet wird. Fig. 10 ist ein Blockschaltbild eines Fahrzeugmo­ tor-Steuersystems, das die erfindungsgemäße Fahrzeugsteu­ ereinheit 2 verwendet. Fig. 11 ist ein Blockschaltbild ähnlich demjenigen von Fig. 1, in dem die E/A-LSI 4 mehrere programmierbare Eingangssignal-Anpassungsmodule enthält. Fig. 12 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Fahrzeugsteuereinheit, bei der die E/A-LSI 4 sowohl mit dem die Überstromschutzschaltung enthaltenden Multiplexer 3 als auch mit dem program­ mierbaren Eingangssignal-Anpassungsmodul 5 versehen ist.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 1 eine Ausführungsform der Fahrzeugsteuerungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den in der Fahrzeugsteuereinheit 2 vorge­ sehenen und die Überstomschutzschaltung enthaltenden Multiplexer 3 werden den Fahrzeugzustand angebende Sensorsignale wie etwa ein Fahrzeuggeschwindigkeits­ signal, ein Drosselklappenöffnungssignal, ein Kurbelwin­ kelsignal und ein Getriebestellungssignal von Sensoren 1 eingegeben. Ein vom Multiplexer 3 gewähltes Signal wird in den programmierbaren Eingangssignal-Anpassungsmodul 5, der in der E/A-LSI 4 enthalten ist, eingegeben. Das gewählte Eingangssignal wird in dem Anpassungsmodul 5 angepaßt. Ein an die E/A-LSI 4 angeschlossener Mikrocom­ puter 6 bestimmt den Inhalt der Steuerungen auf der Grundlage wenigstens einer angepaßten Signaldateneinheit und steuert ein Betätigungselement 7 etwa eine Einsprit­ zungeinrichtung, eine Zündungeinrichtung, ein Getriebe­ schalt-Magnetventil, ein Überbrückungs-Magnetventil, eine Bremse und dergleichen. Die Sensorsignale, die in den Multiplexer 3 eingegeben werden, werden unter Verwendung eines Ausgangssignals von der E/A-LSI 4 gewählt, außerdem wird die programmierbare Eingangssignal-Anpassungs­ schaltung im programmierbaren Eingangs-Anpassungsmodul 5 synchron mit der Schaltzeit des Wählvorgangs umgeschal­ tet. Dadurch können mehrere Sensorsignale in den die Stromstoßschutzschaltung enthaltenden Multiplexer 3 und anschließend in den programmierbaren Eingangssignal- Anpassungsmodul 5 eingegeben werden. Es ist daher möglich, der Fahrzeugsteuereinheit 2 kleine Abmessung zu verleihen und die Montagedauer, die Entwicklungsdauer und die Kosten zu reduzieren.

Die Anzahl der Sensorsignale beträgt in einer Motorsteue­ rung oder einer Getriebesteuerung ungefähr 100. Es ist möglich, mehrere Multiplexer mit 8 Eingängen, 16 Ein­ gängen oder 32 Eingängen vorzusehen. Es kann die gleiche Anzahl von programmierbaren Eingangssignal-Anpassungs­ modulen, wie Multiplexer 3 vorhanden sind, verwendet werden. Ferner kann alternativ für jeden der Sensoren 1 eine den programmierbaren Eingangssignal-Anpassungsmodul 5 enthaltende E/A-LSI 4 vorgesehen sein, ohne daß der die Überstromschutzschaltung enthaltende Multiplexierer 3 verwendet wird.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 2 eine weitere Ausführungs­ form der Fahrzeugsteuerungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den die Überstromschutzschal­ tung enthaltenden Multiplexer 3, der außerhalb der Fahr­ zeugsteuereinheit 2 vorgesehen ist, werden von Sensoren 1 Sensorsignale eingegeben, die den Fahrzeugzustand anzei­ gen. Bei den Sensorsignalen handelt es sich z. B. um ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, ein Drosselklappenöff­ nungssignal, ein Kurbelwinkelsignal oder ein Getriebe­ stellungssignal. Ein vom Multiplexer 3 ausgewähltes Signal wird in den programmierbaren Eingangssignal-Anpas­ sungsmodul 5, der in der E/A-LSI 4 enthalten ist, einge­ geben. Das gewählte Eingangssignal wird im Anpassungsmo­ dul 5 angepaßt. Ein an die E/A-LSI 4 angeschlossener Mikrocomputer 6 bestimmt den Inhalt der Steuerungen auf der Grundlage wenigstens einer der angepaßten Signalda­ teneinheiten und steuert ein Betätigungselement 7, etwa eine Einspritzeinrichtung, die Zündeinrichtung, ein Schalt-Magnetventil, ein Überbrückungs-Magnetventil, eine Bremse und dergleichen. Die in den Multiplexer 3 eingegebenen Sensorsignale werden unter Verwendung eines Ausgangssignals von der E/A-LSI 4 gewählt, außerdem werden die programmierbaren Eingangssignal-Anpassungs­ schaltungen im programmierbaren Eingangssignal-Anpas­ sungsmodul 5 synchron mit dem Schaltzeitverlauf der Wahl umgeschaltet. Hierbei können mehrere Sensorsignale in den die Überstomschutzschaltung enthaltenden Multiplexer 3 eingegeben werden, die von diesem anschließend in den programmierbaren Eingangssignal-Anpassungsmodul 5 einge­ geben werden. Es ist daher möglich, der Fahrzeugsteuer­ einheit 2 kleine Abmessungen zu verleihen und die Monta­ gedauer, die Entwicklungsdauer und die Kosten zu reduzie­ ren. Ferner kann durch die Anordnung des die Überstrom­ schutzschaltung enthaltenden Multiplexers 3 an einem Verbindungsstellenabschnitt auf seiten eines Kabelbaums der Fahrzeugsteuereinheit 2 die Anzahl der Signalleitun­ gen zur Fahrzeugsteuereinheit 2 auf eine einzige Leitung reduziert werden. Weil die Anzahl der Anschlußstifte und außerdem die Anzahl der Kabelbäume reduziert werden können, ist es möglich, der Fahrzeugsteuereinheit 2 kleine Abmessungen zu verleihen und die Montagedauer, die Entwicklungsdauer und die Kosten zu reduzieren.

Fig. 3 ist eine zum Teil detaillierte Darstellung eines Sensorsignal-Eingangsabschnitts der Fahrzeugsteueranlage gemäß der vorliegenden Erfindung. In den die Überstrom­ schutzschaltung enthaltenden Multiplexer 3, der sich außerhalb der Fahrzeugsteuereinheit 2 befindet, werden von Sensoren 1 Sensorsignale eingegeben, die den Fahr­ zeugzustand anzeigen. Bei den Sensorsignalen handelt es sich z. B. um ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, ein Drosselklappenöffnungssignal, ein Kurbelwinkelsignal oder ein Getriebestellungssignal. Damit das Sensorsignal gewählt wird, welches die Daten enthält, die der Mikro­ computer 6 braucht, ist an einen Prozessor 400 in der E/A-LSI 4 ein im programmierbaren Eingangssignal-Anpassungsmodul 5 enthaltener Eingangssteuermodul 8 ange­ schlossen, der an den die Überstromschutzschaltung ent­ haltenden Multiplexer 3 ein Sensorwählsignal ausgibt. Damit die programmierbare Eingangssignal-Anpassungsschal­ tung 9 entsprechend dem neu gewählten Sensor synchron mit dem obigen Vorgang zu einer weiteren Anpassungsschaltung 9 umgeschaltet werden kann, gibt der Eingangssteuermodul 8 ein Anpassungsschaltungs-Umschaltsignal an die program­ mierbare Eingangssignal-Anpassungsschaltung 9 aus. Wenn eine Datenumsetzungs- und Dateneingabeschaltung 10 die erforderlichen Daten empfängt, gibt der Eingangssteuermo­ dul 8 ein Dateneingangssignal aus, wobei die Datenumset­ zungs- und Dateneingabeschaltung 10 das Dateneingangs­ signal umsetzt und eingibt. Auf die wie oben beschrieben eingegebenen Daten wird über einen der E/A-LSI 4 internen Bus 401 durch den in der E/A-LSI 4 befindlichen Prozessor 400 oder durch den an die E/A-LSI 4 angeschlossenen Mikrocomputer 6 zugegriffen, um diese Daten für die Steuerung des Betätigungselements zu verwenden.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des in Fig. 3 gezeigten Eingangssteuermoduls 8. Durch eine Software oder ein Triggersignal 402 wird ein Eingabebe­ ginn-Merker INSTF 802, der in einem Eingangssteuerungs- und Statusregister 801 eines Speichers 800 gespeichert ist, gesetzt. Wenn der Merker INSTF 802 gesetzt ist, gibt eine Sensorwählschaltung 808 ein Sensorwählsignal 814 aus, um einen Sensor entsprechend dem im Sensorwählregi­ ster 805 gespeicherten Wert zu wählen. Ferner gibt eine Anpassungsschaltungs-Umschaltschaltung 810 ein Anpas­ sungsschaltungs-Umschaltsignal auf der Grundlage des in einem Anpassungsschaltungsbetriebsart-Register 806 ge­ speicherten Wertes entsprechend dem Wert des Sensorwähl­ registers 805 aus, um einen Sensor entsprechend dem Wert des Sensorwählregisters 805 zu wählen. Wenn während der Wahl der Sensoren oder des Umschaltens der Anpassungsschaltungen ein Sensorsignal eingegeben wird, besteht eine gewisse Gefahr, daß mehrere Sensorsignale in eine Anpassungsschaltung eingegeben werden und daß ein Sensor­ signal in eine andere, d. h. falsche Anpassungsschaltung eingegeben wird, was eine Beschädigung dieser Anpassungs­ schaltung zur Folge haben könnte. Ferner ist die Dauer, während der das Sensorsignal stabil ist, in unterschied­ lichen Anpassungsschaltungen unterschiedlich, so daß nach einer vollständigen Umschaltung des Multiplexers und einer Anpassungsschaltung eine MPX-Freigabesignal-Erzeu­ gungsschaltung 809 (Multiplexer-Freigabesignal-Erzeu­ gungsschaltung 809) ein Multiplexer-Freigabesignal 815 genau während der Zeit ausgegeben wird, die in einem Eingabefreigabedauer-Register 807 gespeichert ist. Nach­ dem sich das Sensoreingangssignal stabilisiert hat, gibt eine Zwischenspeicher-Abtast/Haltesignal-Erzeugungsschal­ tung 812 entweder ein Zwischenspeichersignal 818, falls das Sensoreingangssignal ein digitales Signal ist, oder aber ein Abtast/Haltesignal 819 aus, wenn es sich um ein analoges Signal handelt. Während des Zwischenspeicherns oder des Abtastens/Haltens wird ein Zwischenspeicher- Abtast/Haltesignalende-Merker LSHEF 803 gelöscht, während dieser Merker gesetzt wird, wenn das Zwischenspeichern oder Abtasten/Halten beendet ist. Gleichzeitig wird der Eingangsbeginn-Merker INSTF 802 gelöscht. Danach gibt eine Erzeugungsschaltung 813 für ein Datenumsetzungs- Zeitablaufsignal ein Seriell/Parallel-Umsetzungs-Zeitab­ laufsignal 820 oder ein A/D-Umsetzungs-Zeitablaufsignal 821 aus und beginnt mit der Datenumsetzung. Nach Abschluß der Umsetzung erzeugt eine Datenspeicherregister-Wähl­ schaltung 811 ein Datenspeicherregister-Wählsignal 817 entsprechend einem Datenspeicherregister 822, so daß die umgesetzten Daten in dem gewählten Register gespeichert werden. Diese Daten können in dem dem Sensorwählregister 805 entsprechenden Datenregister gespeichert werden. Nach der Speicherung der Daten wird ein Umsetzungsende-Merker CNVEF 804 gesetzt. Selbst wenn der Umsetzungsende-Merker CNVEF 804 nicht gesetzt ist, wird die Schaltung für das als nächstes einzugebende Signal umgeschaltet, falls der Zwischenspeicher-Abtast/Haltesignalende-Merker LSHEF 803 gesetzt ist. Wie oben beschrieben worden ist, können das Umschalten der Schaltungen und die Umsetzung der Daten gleichzeitig ausgeführt werden, wobei die erforderlichen Signale schnell in den Prozessor oder in den Mikrocompu­ ter eingegeben werden können.

Fig. 5 ist ein Zeitablaufdiagramm für die Erläuterung der Funktionsweise jedes Teils im Eingangssteuermodul 8. Der Eingangs-Beginn-Merker INSTF 802 wird von einer Software oder einem Triggersignal 402 gesetzt. Wenn der Beginn- Merker INSTF 802 gesetzt ist, werden das Sensorwählsignal 814 und das Anpassungsschaltungs-Umschaltsignal 816 ausgegeben. Nach Abschluß des Umschaltens des Multiplex­ ers und der Anpassungsschaltung wird das Multiplexer- Freigabesignal 815 ausgegeben. Nachdem sich das Sensor­ signal 1000 stabilisiert hat, wird entweder ein Zwischen­ speichersignal 818 oder ein Abtast/Haltesignal 819 ausgegeben. Der Zwischenspeicher-Abtast/Haltesignalende- Merker LSHEF 803 wird während des Zwischenspeicherns oder Abtastens/Haltens gelöscht und nach Abschluß des Zwischenspeicherns oder Abtastens/Haltens gesetzt, wobei gleichzeitig der Eingangsbeginn-Merker INSTF 802 gelöscht wird. Danach wird ein Seriell/Parallel-Umsetzungs-Zeit­ ablaufsignal 820 oder ein A/D-Umsetzungs-Zeitablaufsignal 821 ausgegeben, woraufhin mit der Datenumsetzung begonnen wird. Nach Abschluß der Umsetzung werden die umgesetzten Daten in dem durch ein Datenspeicherregister-Wählsignal 817 gewählten Register gespeichert. Diese Daten können in dem dem Sensorwählregister 805 entsprechenden Daten­ register gespeichert werden. Nach der Speicherung der Daten wird der Umsetzungsende-Merker CNVEF 804 gesetzt. Selbst wenn der Umsetzungsende-Merker CNVEF 804 nicht gesetzt ist, wird die Schaltung für das als nächstes einzugebende Signal umgeschaltet, falls der Zwischen­ speicher-Abtast/Haltesignalende-Merker LSHEF 803 gesetzt ist. Wie oben beschrieben worden ist, können das Umschal­ ten der Schaltungen und die Umsetzung der Daten gleich­ zeitig ausgeführt werden, wobei die erforderlichen Sig­ nale schnell in den Prozessor oder in den Mikrocomputer eingegeben werden können.

Fig. 6 ist ein Schaltbild einer Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten, die Überstromschutzschaltung enthalten­ den Multiplexers 3. Hinter jedem von mehreren Ein­ gangsanschlüssen IN1, IN2, . . ., INn ist eine Überstrom­ schutzschaltung vorgesehen, die Kondensatoren und Dioden enthält. Widerstände Rf1 bis Rfn arbeiten in der Weise, daß die Größe des Stromflusses begrenzt wird, während Dioden Dul bis Dun und Dd1 bis Ddn in der Weise arbeiten, das die Richtung des Stromflusses bestimmt und ein Strom­ stoß vermieden wird. Die Dioden Dul bis Dun sind mit ei­ ner elektrischen Spannungsquelle V_cc verbunden, während die Dioden Dd1 bis Ddn mit Masse GND verbunden sind. Wenn ein Signal mit einer Spannung, die höher als Vcc ist, eingegeben wird, fließt zu den Dioden Dul bis Dun ein Strom. Im Ergebnis wird die Spannung, die höher als Vcc ist, nicht an die Schaltung der folgenden Stufe angelegt. Wenn ein Signal mit einer Spannung, die kleiner als V_cc ist, eingegeben wird, fließt zu den Dioden Ddl bis Ddn ein Strom. Im Ergebnis wird die Spannung, die niedriger als GND ist, nicht an die Schaltung der folgenden Stufe angelegt. Ein Tiefpaßfilter, das Widerstände Kr1 bis Krn und Kondensatoren C1 bis Cn enthält, arbeitet in der Weise, daß hochfrequente Stromstöße und ein Rauschen beseitigt werden. Das Tiefpaßfilter kann außerhalb der Vorstufe des Eingangsanschlusses vorgesehen sein und muß nicht im Multiplexer enthalten sein. Die Schalter ES1 bis ESn legen durch das Multiplexer-Freigabesignal 815 fest, ob der Multiplexer an die Überstromschutzschaltung ange­ schlossen ist oder nicht. Die Schalter verhindern eine Beschädigung der Anpassungsschaltung, die durch die Eingabe mehrerer Sensorsignale in eine Anpassungs­ schaltung während des Umschaltens des Multiplexers und der Anpassungsschaltung oder durch die Eingabe eines Sensorsignals in verschiedene Anpassungsschaltungen her­ vorgerufen werden könnte. Ein Eingangssignal wird durch Decodieren des Sensorwählsignals 814 in einer Decodier­ schaltung 300 und durch Schließen eines der Schalter Ds1 bis Dsn gewählt. Wenn der folgende Schaltungsaufbau verwendet wird, sind das Multiplexer-Freigabesignal 815 und die Schalter Es1 bis Esn nicht notwendig. Nach dem Öffnen sämtlicher Schalter Ds1 bis Dsn für eine konstante Dauer während des Umschaltens und durch Schließen eines der Schalter Ds1 bis Dsn wird nämlich ohne Überlappung der Eingangssignale ein einziges Eingangssignal gewählt.

Fig. 7 ist ein Schaltbild, das eine Ausführungsform eines programmierbaren Eingangssignal-Anpassungsmoduls 5 zeigt. Die Widerstände R11 bis R1n dienen dem Hochziehen, dem Herunterziehen und der Sensoranpassung. Zum Hochziehen unter Verwendung des Widerstandes R11 wird die Binärzif­ fer "0" in die FET-Schalter S11 und S12 eingegeben. Dadurch wird der FET-Schalter S11 geschlossen, während der FET-Schalter S12 geöffnet wird. Die Widerstände R12 bis R1n geben das Anpassungsschaltungs-Umschaltsignal 816, das kein Hochziehen oder Herunterziehen bewirkt, in die FET-Schalter S13 bis S1n ein. Zum Herunterziehen unter Verwendung des Widerstandes R11 wird in die FET- Schalter S11 und S12 die Binärziffer "1" eingegeben. Dadurch wird der FET-Schalter S11 geöffnet, während der FET-Schalter S12 geschlossen wird. Die Widerstände R12 bis R1n geben das Anpassungsschaltungs-Umschaltsignal 816, das kein Hochziehen oder Herunterziehen bewirkt, in die FET-Schalter S13 bis S1n ein. Die Sensoranpassung hat die Bedeutung der Mittelung der Meßgenauigkeit im Meßbe­ reich, indem durch die Hinzufügung eines Anpassungswider­ standes eine nichtlineare Sensorkennlinie linear gemacht wird. Dadurch werden verschiedene Widerstände notwendig. Obwohl in dieser Ausführungsform der Wert eines Wider­ standes durch Parallelschalten mehrerer Widerstände geändert werden kann, ist es möglich, Widerstände in Serie oder in Serie und parallel zu schalten. Der Grund, weshalb der Hochziehschalter einen n-Kanal-FET und der Herunterziehschalter einen p-Kanal-FET enthalten, besteht darin, daß der pn-Übergang der FETs eine Überstromschutz­ schaltung bildet und eine Beschädigung der Vorrichtung verhindert. Ein Widerstand R21 arbeitet in der Weise, daß die Größe des Stromflusses beschränkt wird, während Dioden D11 und D12 in der Weise arbeiten, daß die Rich­ tung des Stromflusses festgelegt und ein Überstrom besei­ tigt wird. Die Diode D11 ist an die elektrische Span­ nungsquelle V_cc angeschlossen, während die Diode D12 an Masse GND angeschlossen ist. Wenn ein Signal, dessen Spannung höher als V_cc ist, eingegeben wird, fließt zur Diode D11 ein Strom. Im Ergebnis wird die Spannung, die höher als V_cc ist, nicht an die Schaltung der folgenden Stufe angelegt. Wenn ein Signal, dessen Spannung niedri­ ger als V_cc ist, eingegeben wird, fließt ein Strom zur Diode D12. Im Ergebnis wird eine Spannung, die niedriger als GND ist, nicht an die Schaltung der folgenden Stufe angelegt. Ein Tiefpaßfilter, das Widerstände R31 bis R3n sowie Kondensatoren C11 bis C1n enthält, arbeitet in der Weise, daß hochfrequente Stromstöße und ein Rauschen beseitigt werden. Der Überstrom kann auch in FET-Schal­ tern S11 bis S1n beseitigt werden. Daher muß das Tiefpaß­ filter nicht notwendig vorgesehen sein. Das Tiefpaßfilter kann auch außerhalb der Vorstufe des Eingangsanschlusses vorgesehen sein und braucht nicht im Multiplexer enthalten zu sein. Die Widerstände R41 bis R4n sowie die FET-Schalter S41 bis S4n bilden eine Schaltung, die die Spannung zwischen Vcc und GND aufteilt. Diese Teilspan­ nungsschaltung wird für eine Offset-Spannung einer Schmidt-Schaltung und eines Verstärkers der folgenden Stufe verwendet. AMP1 bezeichnet einen nicht invertieren­ den Verstärker mit Eins-Verstärkung oder eine Puffer­ schaltung, die eine Änderung der von der Schaltung der nachfolgenden Stufe geteilten Spannung verhindert. Die Widerstände R51 bis R5n sowie R61 bis R6n werden dazu verwendet, den Schwellenwert einer Hysterese zu bestim­ men, falls AMP2 als Schmidt-Schaltung verwendet wird, während diese Widerstände für die Bestimmung des Verstär­ kungsgrades verwendet werden, falls AMP2 als Verstärker verwendet wird. Der Schwellenwert der invertierenden Schmidt-Schaltung von einem hohen Zustand zu einem nied­ rigen Zustand wird durch die folgende Gleichung berech­ net:

(V_cc - V_ofst) × (kombinierter Widerstand aus R51 bis R5n) /((kombinierter Widerstand aus R51 bis R5n) + (kombinierter Widerstand aus R61 bis R6n))

Der Schwellenwert der nicht invertierenden Schmidt-Schal­ tung von einem hohen Zustand zu einem niedrigen Zustand wird durch die folgende Gleichung berechnet:

(V_cc - V_ofst) × {(kombinierter Widerstand aus R51 bis R5n) + (kombinierter Widerstand aus R61 bis R6n)}/ (kombinierter Widerstand aus R61 bis R6n) - GND

Der Verstärkungsgrad des invertierenden Verstärkers wird durch die folgende Gleichung berechnet:

1 - (kombinierter Widerstand aus R61 bis R6n)/ (kombinierter Widerstand aus R51 bis R5n).

Der Verstärkungsgrad des nicht invertierenden Verstärkers wird durch die folgende Gleichung berechnet:

1 + (kombinierter Widerstand aus R61 bis R6n)/ (kombinierter Widerstand aus R51 bis R5n)

Die FET-Schalter S61 bis Sn und S81 bis S8n dienen dazu, Schaltvorgänge auszuführen, so daß AMP2 als invertierende oder nicht invertierende Schmidt-Schaltung oder als invertierender oder nicht invertierender Verstärker verwendet werden kann.

Eine invertierende Schmidt-Schaltung wird nämlich gebil­ det, wenn die Binärziffer "1" in die FET-Schalter S61 bis S6n eingegeben wird und die Binärziffer "0" in die FET- Schalter S81 bis S8n eingegeben wird. Eine nicht inver­ tierende Schmidt-Schaltung wird gebildet, wenn die Binär­ ziffer "0" in die FET-Schalter S61 bis S6n und S81 bis S8n eingegeben wird. Ein invertierender Verstärker wird gebildet, wenn die Binärziffer "0" in die FET-Schalter S61 bis S6n eingegeben wird und in die FET-Schalter S81 bis S8n die Binärziffer "1" eingegeben wird. Schließlich wird ein nicht invertierender Verstärker gebildet, wenn die Binärziffer "1" in die FET-Schalter S61 bis S6n und S81 bis S8n eingegeben wird. Dadurch steht die Anpas­ sungsschaltung sowohl für einen digitalen Eingang als auch für einen analogen Eingang zur Verfügung. Es wird darauf hingewiesen, daß sich die Massepegel einiger Sensoren von demjenigen der Fahrzeugsteuereinheit unter­ scheiden können. Ein Widerstand R71 dient dem Herunter­ ziehen eines Stroms. Ein Widerstand R81 arbeitet in der Weise, daß der Strom, der durch die nachfolgende Schal­ tung fließt, begrenzt wird. Selbstverständlich können einige elektrische Bauteile für gewisse Sensoren wegge­ lassen werden. Außerdem kann ein Teil dieser Schaltungen außerhalb vorgesehen sein.

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Datenumsetzungs- und Dateneingabeschaltung 10, die in Fig. 3 gezeigt ist, zeigt. Ein Sensorsignal 1000 wird eingegeben und in einer Zwischenspeicherschaltung 1002 und einer Abtast/Halteschaltung 1003 angepaßt. Falls das Sensorsignal ein digitales Signal ist, wird an die Zwi­ schenspeicherschaltung 1002 ein Zwischenspeichersignal angelegt, wodurch das Sensorsignal zwischengespeichert wird. Anschließend wird in eine Seriell/Parallel-Umset­ zungsschaltung 1004 ein Seriell/Parallel-Umsetzungsbe­ ginn-Signal 820 eingegeben, woraufhin die Seri­ ell/Parallel-Umsetzung darin ausgeführt wird. Durch ein Datenspeicherregister-Wählsignal 817 wird ein Bitver­ schiebungsbetrag bestimmt. Nach Abschluß der Umsetzung werden die Daten in einem Datenregister 1001 gespeichert, das durch das Datenspeicherregister-Wählsignal 817 be­ zeichnet wird. Wenn hingegen ein analoges Signal eingege­ ben wird, wird an die Abtast/Halteschaltung 1003 ein Abtast/Haltesignal 819 eingegeben, wodurch das analoge Signal abgetastet/gehalten wird. Anschließend wird in eine A/D-Umsetzungsschaltung 1005 ein A/D-Umsetzungsbe­ ginn-Signal 821 eingegeben, woraufhin eine A/D-Umsetzung ausgeführt wird. Nach Abschluß der Umsetzung werden die Daten in dem Datenregister 1001 gespeichert, das durch das Datenspeicherregister-Wählsignal 821 bezeichnet wird.

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das eine weitere Ausfüh­ rungsform des Eingangssteuermoduls 8 zeigt, in dem eine Eingangsablaufplantabelle verwendet wird. Im Speicher 800 ist eine Eingangsablaufplantabelle 823 vorgesehen. In der Ablaufplantabelle 823 sind ein einzugebendes Sensorsignal sowie dessen Eingangsreihenfolge gespeichert, wobei das Sensorsignal bei jedem Eingang eines Triggersignals 402 in der richtigen Reihenfolge eingegeben wird. Hierbei sind Informationen wie etwa ein Eingabeschaltmodus, eine Eingabefreigabezeit und dergleichen in der Ablaufplanta­ belle 823 gespeichert. Das Triggersignal 402 kann entwe­ der durch einen internen Trigger oder durch einen exter­ nen Trigger erzeugt werden. Falls das Triggersignal 402 mit konstanter Zeitdauer in einer Trigger-Erzeugungs­ schaltung 824 durch einen Takt CK 403 erzeugt wird, kann das Sensorsignal kontinuierlich und ohne Zugriff eines Prozessors eingegeben werden. Dadurch wird die Anzahl der Zugriffe des Prozessors abgesenkt, außerdem wird das Ansprechvermögen der Steuerung beschleunigt. Ein Eingabe­ beginn-Merker INSTF 802 wird durch eine Software oder durch das Triggersignal 402 gesetzt. Wenn der Merker INSTF 802 gesetzt ist, werden Signale, die von Schaltun­ gen benötigt werden, ausgegeben, um eine erste Eingangs­ information 825 einzugeben. Wenn das nächste Triggersi­ gnal eingegeben wird, werden die für die Schaltungen erforderlichen Signale ausgegeben, um eine zweite Ein­ gangsinformation 825 einzugeben. Auf ähnliche Weise werden die Eingangsinformationen bei jeder Eingabe eines Triggersignals der Reihe nach eingegeben. Nach Abschluß der Eingabe der n-ten Eingangsinformation kehrt die Prozedur zum Anfang zurück, woraufhin sie wiederholt wird.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 10 ein Motorsteuersystem für ein Fahrzeug, das einen Vierzylinder-Viertaktmotor ent­ hält, beschrieben.

Am Motor sind die folgenden Sensoren vorgesehen: Ein TVO- Sensor 104, der eine Drosselklappenöffnung erfaßt, ein AFM-Sensor 105, der die Durchflußmenge der Ansaugluft erfaßt, ein O₂-Sensor 108, der den Sauerstoffgehalt im Abgas erfaßt, ein REF-Sensor 103, der nach jeweils 180° des Kurbelwinkels des Motors 101 einen Impuls erzeugt, und ein POS-Sensor 102, der nach jeweils 2° des Kurbel­ winkels des Motors 101 einen Impuls erzeugt. Die Breite des Impulssignals des REF-Sensors 103 ist für jeden der Zylinder unterschiedlich. Daher ist es möglich, einen Zylinder unter Verwendung der Impulsinformation zu iden­ tifizieren. Für den Mechanismus zur Steuerung des Motors 101 sind eine Einspritzeinrichtung INJ 106, die Kraft­ stoff in den Motor einspritzt, sowie eine Zündeinrichtung IGN 107, die das Luft-/Kraftstoffgemisch zündet, vorgese­ hen. Die Einspritzeinrichtung INJ 106 und die Zündein­ richtung IGN 107 sind für jeden der Zylinder vorgesehen. Ein Katalysator 109 bewirkt die Reinigung von Abgasemis­ sionen. Die Signale von digitalen Eingangsschaltern 110 wie etwa einem Zündschalter, einem Anlasserschalter und einem Klimaanlagenschalter werden über den Multiplexer 3 in die E/A-LSI 14 eingegeben, die den programmierbaren Eingangssignal-Anpassungsmodul 5 enthält, in der diese Signale entweder durch den Prozessor oder durch den Mikrocomputer 6 verarbeitet werden. Die sich ergebenden Signale werden für Steuerungen verwendet.

Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, das demjenigen der Fig. 1 ähnlich ist, in der jedoch die E/A-LSI 4 mehrere programmierbare Eingangssignal-Anpassungsmodule 5 ent­ hält. Durch die Bereitstellung mehrerer Anpassungsmodule ist es möglich, für jeden der Zylinder ein Signal einzu­ geben. Es ist sinnvoll, Multiplexierer in der gleichen Anzahl, wie Anpassungsmodule vorhanden sind, oder aber 1 bis 12 Multiplexierer vorzusehen.

Fig. 12 ist ein Blockschaltbild, das eine weitere Ausfüh­ rungsform der Fahrzeugsteuereinheit 2 zeigt, in der die E/A-LSI 4 sowohl mit dem die Überstromschutzschaltung enthaltenden Multiplexer 3 als auch mit dem program­ mierbaren Eingangssignal-Anpassungsmodul 5 versehen ist. Da der Multiplexer 3, der die Überstromschutzschaltung enthält, in der E/A-LSI 4 enthalten ist, die ihrerseits den programmierbaren Eingangssignal-Anpassungsmodul 5 enthält, können die Anzahl der erforderlichen integrier­ ten Schaltungen und die Verdrahtung verringert werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Fahrzeugsteuereinheit verbessert wird. Außerdem ist möglich, ein Fahrzeugsteue­ rungssystem zu schaffen, das mit hoher Geschwindigkeit arbeitet, indem die Fahrzeugsteuereinheit als LSI-Bau­ stein ausgebildet wird.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Steuerung von Fahrzeugkomponenten, mit
mehreren Sensoren (1) zum Erfassen von Betriebszu­ ständen verschiedener Fahrzeugkomponenten,
einem programmierbaren Anpassungsmodul (5) zur Aus­ wahl eines Sensorsignals durch ein Wählsignal (814), das von dem Anpassungsmodul (5) gemäß einer gespei­ cherten Software generiert wird, wobei das ausgewähl­ te Sensorsignal in das Anpassungsmodul (5) eingegeben wird und das Anpassungsmodul (5) das eingegebene Sen­ sorsignal für eine Weiterverarbeitung durch einen Mi­ krocomputer (6) aufbereitet, und wobei
der Mikrocomputer (6) Steuersignale auf der Grundlage der aufbereiteten Sensorsignale bestimmt und Betäti­ gungselemente (7) in Abhängigkeit von den ermittelten Steuersignalen steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein durch das Wählsignal (814) ansteuerbarer Multiple­ xer (3) zur Weitergabe der ausgewählten Sensorsignale an das Anpassungsmodul (5) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer (3) in einer Fahrzeugsteuereinheit (2) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Multiplexer (3) in einer E/A- Steuereinheit (4) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Eingangsabschnitt des Multiplexers (3) eine Überstrom­ schutzschaltung vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpassungsmodul (5) derart aufgebaut ist, daß die Umwandlung der Daten und die Auswahl und Aufbereitung der Sensorsignale gleich­ zeitig ausgeführt werden.

7. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpassungsmodul (5) ei­ ne programmierbare Eingangssignal-Anpassungsschaltung (9) zur Aufbereitung der ausgewählten Sensorsignale enthält.

8. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Anpassungsmodul (5) ein Eingangssteuerungsmodul (8) zur Ausgabe des Sensorwähl­ signals (814) und zur Generierung eines Umschaltsignals (816) zur Umschaltung der Anpassungsschaltung (9) bei Auswahl eines neuen Sensors enthält.

9. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpassungsmodul (5) ei­ ne Datenumsetzungs- und Dateneingabeschaltung (10) ent­ hält zur Seriell/Parallelumwandlung digitaler Sensorsi­ gnale in einer Seriell/Parallel-Umsetzungssschaltung (1004) und zur Analog/Digital-Umwandlung analoger Sen­ sorsignale in einer A/D-Umsetzungsschaltung (1005).

10. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der E/A-Steuereinheit (4) ein interner Bus (401) zur Datenübertragung vorge­ sehen ist.

11. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der E/A-Steuerein­ heit (4) ein Prozessor (400) vorgesehen ist.

12. Verfahren zur Steuerung von Fahrzeugkomponenten durch
Erfassen von Betriebszuständen verschiedener Kompo­ nenten des Fahrzeuges über mehrere Sensoren (1),
Auswahl eines Sensorsignals durch ein Wählsignal (814), das von einem programmierbaren Anpassungsmodul (5) gemäß einer gespeicherten Software generiert wird,
Eingabe des Sensorsignals in das programmierbare An­ passungsmodul (5),
Aufbereitung des eingegebenen Sensorsignals in dem programmierbaren Anpassungsmodul (5),
Bestimmen von Steuersignalen auf Grundlage der aufbe­ reiteten Sensorsignale mittels eines Mikrocomputers (6), und
Steuern von Betätigungselementen (7) durch den Mikro­ computer (6) in Abhängigkeit von den ermittelten Steuersignalen.