DE19634320A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung eines Speicherelements - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung eines Speicherelements.

Aus der DE-37 04 938 ist ein Steuergerät mit mindestens einem Mikroprozessor und einem Speicherelement bekannt. Das Speicherelement ist auch bei Spannungen unterhalb der Versorgungsspannung des Steuergeräts und/oder des Mikroprozessors funktionsfähig. In dem Speicherelement ist ein Statussignal abgespeichert, welches von dem Mikroprozessor abgefragt wird.

Aus der DE-44 09 286 ist ein Verfahren und eine Schaltung zum Erkennen der Ursachen eines Resetvorganges eines durch einen Mikroprozessor gesteuerten Systems bekannt. Auch ist ein Speicherelement vorgesehen, das bei einer kurzfristigen Unterbrechung der Versorgungsspannung seinen Inhalt nicht verliert, bei einem längeren Abschalten jedoch seinen Inhalt verliert. Durch Auslesen der Spannung am Speicherelement kann überprüft werden, ob die Einrichtung kurzzeitig oder länger abgeschaltet war.

Da üblicherweise bei Brennkraftmaschinen sehr hohe Anforderungen an die Sicherheit der Bauelemente gestellt werden, muß die Funktionsweise des Speicherelements ständig gewährleistet werden.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Speicherelement, das einen Status einer Einrichtung anzeigt, auf Funktionsfähigkeit zu prüfen.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist eine einfache und sichere Überprüfung eines Speicherelements möglich.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 2 verschiedene über der Zeit t aufgetragene Signale und Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Zur Steuerung von Brennkraftmaschinen werden häufig Steuergeräte eingesetzt, die einen Mikrorechner umfassen. Häufig besteht die Aufgabe, einen Status des Mikrorechners abzuspeichern, wobei der Speicherinhalt bei kurzfristigen Spannungseinbrüchen erhalten bleiben soll und bei längerfristigen Einbrüchen, insbesondere nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine, seinen Inhalt verlieren soll. Als Speicherelemente werden hier vorzugsweise sogenannte RC-Glieder verwendet.

Eine solche Einrichtung mit einer Überwachungseinrichtung, die das Speicherelement überprüft, ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.

Mit 100 ist ein sogenannter Mikrocomputer bezeichnet. Ein Block 120 umfaßt ein erstes Schaltmittel S1, das einen ersten Port 125 mit einer definierten Spannung, insbesondere mit einer Versorgungsspannung VS, verbindet.

Der Mikrocomputer 100 und der Block 120 sind Elemente eines Steuergeräts, das vorzugsweise zur Steuerung und/oder Regelung von Größen in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Der Mikrocomputer besitzt wenigstens einen Port 105, der im folgenden auch als zweiter Port 105 bezeichnet wird. Dieser zweite Port 105 ist mit einem zweiten Schaltmittel S2 wahlweise über einen hochohmigen Widerstand R3 mit Masse oder über einen niederohmigen Widerstand R4 mit Versorgungsspannung VS verbunden.

Anstelle der Versorgungsspannung kann auch eine andere feste Spannung, insbesondere eine Spannung, die einen hohen Signalpegel anzeigt, gewählt werden. Der Wert des Widerstandes R4 ist dabei wesentlich niederer als der Wert des Widerstandes R3.

Der erste Port 125 steht über eine Diode D1, einen ersten Widerstand R1 und einen zweiten Widerstand R2 mit dem zweiten Port 105 in Verbindung. Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände R1 und R2 steht über einen ersten Kondensator C1 mit Masse, und der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R2 und dem Port 105 steht über einen zweiten Kondensator C2 mit Masse in Verbindung. Der erste Widerstand R1 und der erste Kondensator C1 bilden ein Speicherelement. Dieses Speicherelement kann von dem Block 120 und/oder dem Mikrocomputer 100 beschrieben und von dem Mikrocomputer 100 ausgelesen werden.

Das Schaltmittel S1 und das zweite Schaltmittel S2 werden von einer Überwachung 115 mit Ansteuersignalen beaufschlagt. Ferner wird der Überwachung 115 ein Signal U zugeführt, das der am Port 105 anliegenden Spannung U entspricht.

Die Schaltmittel S1 und S2 sind nur symbolisch als Schaltmittel dargestellt, es sind auch andere Realisierungen möglich. Mit dem Schaltmittel S2 soll verdeutlicht werden, daß der Port 105 wahlweise als hochohmiger Eingang als auch als niederohmiger Ausgang betrieben werden kann.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Wird die Steuereinheit in Betrieb genommen, so ist das Schaltmittel S1 in seinem geschlossenen Zustand, und der erste Kondensator C1 wird über den Widerstand R1 aufgeladen. Entsprechendes gilt für den zweiten Kondensator C2. Nach einer gewissen Zeit befindet sich der zweite Port 105 auf hohem Potential.

Fällt nun die Spannung VS am ersten Port 125 auf Null ab, so entlädt sich der erste Kondensator über den zweiten Widerstand R2, das Schaltmittel S2 und den Widerstand R3 gegen Masse. Entsprechend entlädt sich der zweite Kondensator C2 über das Schaltmittel S2 und den Widerstand R3 gegen Masse.

Die Widerstände sind dabei so dimensioniert, daß der Widerstand R1 und der Widerstand R4 einen sehr kleinen Wert und der zweite Widerstand R2 und der Widerstand R3 einen sehr großen Wert annehmen.

Ist das Steuergerät in Betrieb ist der Port 105 in der Regel hochohmig. Bei einem Spannungsabfall hat dies zur Folge, daß sich die Kondensatoren C1 und C2 nur sehr langsam entladen.

Ist das Steuergerät abgeschaltet, so bedeutet dies, daß der Port 105 niederohmig beschaltet ist. Dies hat zur Folge, daß sich der Kondensator C2 sehr schnell und der erste Kondensator C1 nur sehr langsam entlädt. Ist der Spannungsabfall nur sehr kurzfristig, kann sich der erste Kondensator nur sehr wenig entladen und die Spannung am Port 105 fällt nur sehr gering ab. Die Kondensatoren C1 und C2 entladen sich im abgeschalteten Zustand des Steuergeräts über den Widerstand R4.

Durch Auswerten der Spannung U am Port 105 kann der Mikrocomputer erkennen, ob der Spannungsabfall kurzfristig oder länger war. Ein kurzfristiger Abfall liegt vor, wenn der Abfall der Spannung am ersten Port 125 kürzer war als die Zeitkonstante des RC-Gliedes, bestehend aus dem ersten Kondensator C1 und dem zweiten Widerstand R2. Der Widerstand R4 ist klein gegenüber dem Widerstand R2 und kann daher vernachlässigt werden.

Um nun die Widerstände R1, R2 und die Kondensatoren C1 und C2 zu überprüfen, wird wie folgt vorgegangen. Zur Erläuterung dieser Vorgehensweise wird auf das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel verwiesen. In der ersten Zeile ist die Stellung des ersten Schaltmittels S1 über der Zeit t aufgetragen. Dieser Wert entspricht dem Signalpegel am ersten Port 125. In der zweiten Zeile ist die Spannung U am zweiten Port 105 über der Zeit t aufgetragen. In der dritten Zeile ist die Schaltstellung des zweiten Schalters S2 über der Zeit aufgetragen. Bei der Stellung I ist der Port 105 als Eingang mit großem Innenwiderstand und in der Stellung O als Ausgang mit kleinem Innenwiderstand geschaltet. Von der Überwachung 115 wird nur der Pegel am Port 105 ausgewertet. Die Überwachung 115 erkannt bei einer Spannung, die unter einem ersten Schwellwert liegt, auf einen niederen Pegel. Der erste Schwellwert ist so gewählt, daß er anzeigt, daß die Spannung U am Port 105 auf Null abgefallen ist. Die Überwachung 115 erkannt bei einer Spannung, die über einem zweiten Schwellwert liegt, auf einen hohen Pegel.

Bis zum Zeitpunkt 1 liegt am ersten Port 125 keine Spannung an. Dies bedeutet beispielsweise, daß der Schalter S1 in seinem geöffneten Zustand ist. Das Schaltmittel S2 ist in seiner Ruhestellung; dies bedeutet, der Port 105 ist als Ausgang mit kleinem Innenwiderstand geschaltet.

Zum Zeitpunkt 1 wird das Schaltmittel S2 so angesteuert, daß der zweite Port 105 als Ausgang mit kleinem Innenwiderstand wirkt. Dies hat zur Folge, daß die Spannung U am zweiten Port 105 und somit am Kondensator C2 schnell auf den Wert U ansteigt. Dies bedeutet am Port 105 liegt ein hoher Signalpegel an, da die Spannung U größer als der zweite Schwellwert ist.

Zum Zeitpunkt 2 wird das Schaltmittel S2 in seine Stellung I gebracht. Dies bedeutet, der Port 105 wird als Eingang mit großem Innenwiderstand beschaltet. Dies hat zur Folge, daß sich der Kondensator C2 über den Widerstand R2 in den Kondensator C1 entlädt. Ein kleiner Teil der Ladung fließt über den Widerstand R3 nach Masse ab. Der Widerstand R3 ist dabei so gewählt, daß er wesentlich größer ist als der Widerstand R2.

Dies hat zur Folge, daß die Spannung U am Kondensator C2 bzw. am zweiten Port 105 über der Zeit exponentiell auf Null abfällt. Zum Zeitpunkt 3 fällt die Spannung U wieder unter den ersten Schwellwert ab, das heißt am Port 105 liegt ein niederer Signalpegel an. Dieser Zeitpunkt wird von der Überwachung 120 erkannt. Zur Auswertung wird die Zeit T1 zwischen dem Zeitpunkt 2 und 3, die der Zeit entspricht, in der die Spannung am zweiten Kondensator C2 von U auf Null abfällt. Diese Zeit T1 hängt im wesentlichen von der Zeitkonstante des RC-Gliedes R2, C2 und dem Ladungszustand des Kondensators C1 ab.

Ist diese Messung beendet, so wird zum Zeitpunkt 4 das erste Schaltmittel S1 so angesteuert, daß es schließt. Ab diesem Zeitpunkt beginnt die Aufladung des ersten Kondensator C1. Nach einer vorgegebenen Zeit wird diese Aufladung zum Zeitpunkt 5 beendet eine erneute Messung gestartet.

Diese erneute Messung des Ladungszustandes des ersten Kondensators C1 beginnt zum Zeitpunkt 6. Hierbei wird entsprechend wie bei der ersten Messung vorgegangen, d. h. der Port 105 wird wieder als Ausgang geschaltet und zum Zeitpunkt 7 wieder als Eingang geschaltet. Dies bedeutet, die Spannung U am Port 105 steigt an und fällt ab dem Zeitpunkt 7 mit einer Exponentialfunktion bis zum Zeitpunkt 8 auf Null ab.

Von der Überwachung 120 wird die Zeitspanne T2 zwischen dem Zeitpunkt 7 und 8 erfaßt, die der Abfallzeit des Kondensators C2 entspricht. Da der erste Kondensator C1 gegenüber der ersten Messung aufgeladen wurde und die Abfallzeit T2 vom Ladezustand abhängt, wird sich diese Abfallzeit T2 verlängern. Diese Verlängerung hängt im wesentlichen nur vom geänderten Ladezustand des ersten Kondensators C1 ab.

Zum Zeitpunkt 9 wird das Schaltmittel S2 so angesteuert, daß der Port 105 als Ausgang mit kleinem Innenwiderstand wirkt. Dies hat zur Folge, daß der erste Kondensator C1 und der zweite Kondensator C2 über den Widerstand R4 und über den Widerstand R2 aufgeladen werden. Da der Widerstand R4 sehr klein ist, erfolgt die Aufladung des Kondensators C2 sehr rasch, wobei die Aufladung des Kondensators C1 sehr langsam erfolgt, da der Widerstand R2 sowohl groß gegen den Widerstand R4 als auch gegen den Widerstand R1 ist. Dies bedeutet, die Aufladung ist langsamer als über den Widerstand R1.

Zum Zeitpunkt 10 wird das Schaltmittel S2 so angesteuert, daß der Port 105 als hochohmiger Eingang wirkt. Dies bedeutet, der Kondensator C2 wird langsam über den Widerstand R2 in den Kondensator C1 entladen. Die Zeitdauer bis der Entladevorgang zum Zeitpunkt 11 abgeschlossen ist, wird von der Überwachung 120 als Zeit T3 erfaßt. Da sich der Ladezustand des Kondensators C1 wieder verändert hat, d. h. er ist stärker aufgeladen als bei der Messung der Zeit T2, erfolgt die Entladung des Kondensators C2 in den Kondensator C1 langsamer, das bedeutet, die Zeit T3 ist wieder länger als die Zeit T2.

Ab dem Zeitpunkt 11 bleibt das Schaltmittel S2 so angesteuert, daß der Port 105 als niederohmiger Eingang wirkt. Hierzu ist es erforderlich, daß der Widerstand R3 variabel ist. Das heißt er nimmt üblicherweise einen großen Wert an. In diesem Zustand nimmt er einen kleinen Wert an. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß in dieser Phase dem Widerstand R3 ein kleiner Widerstand parallel geschaltet wird. Dies hat zur Folge, daß der Kondensator C1 und der Kondensator C2 über den Widerstand R3 bzw. den Widerstand R2 und den Widerstand R3 langsam entladen werden.

Ab dem Zeitpunkt 12 erfolgt eine erneute Messung des Ladezustandes des Kondensators C1. Hierzu wird ab dem Zeitpunkt 12 das Schaltmittel S2 so angesteuert, daß der Port 105 als niederohmiger Ausgang wirkt. Zum Zeitpunkt 13 wird der Port 105 wieder als Eingang geschaltet. Dies bedeutet, die Spannung U am Port 105 steigt zum Zeitpunkt 12 an und fällt ab dem Zeitpunkt 12 mit einer Exponentialfunktion bis zum Zeitpunkt 13 auf Null ab. Anschließend wird ab dem Zeitpunkt 13 die Abfallzeit T4, in der der Kondensator C2 über den Widerstand R2 in den Kondensator C1 entladen wird erfaßt. Da gegenüber der Messung T3 der Kondensator C1 entladen wurde, folgt die Entladung des Kondensators C2 schneller, dies bedeutet, die Zeit T4 ist geringfügig kürzer als die Zeit T3.

Erfindungsgemäß wird der Ladezustand des ersten Kondensators C1 dadurch gemessen, daß der zweite Kondensator C2 in einen definierten Zustand, d. h. in seinen geladenen Zustand gebracht wird und daß die Zeiten T1, T2, T3 und T4 gemessen werden, die der zweite Kondensator C2 benötigt, um sich in den ersten Kondensator C1 zu entladen. Zur Messung wird der zweite Port für eine erste Phase niederohmig geschaltet wird, wobei das Speichermittel seinen ersten Zustand einnimmt. In einer zweiten Phase wird der Port 105 hochohmig geschaltet und das Speichermittel geht in dieser zweiten Phase in seinen zweiten Zustand über.

Diese Messung wird mehrmals wiederholt, wobei der Ladezustand des ersten Kondensators C1 sich zwischen den Messungen ändert. Der erste Kondensator C1 wird zwischen der ersten und zweiten Messung vorzugsweise schnell geladen und zwischen der zweiten und dritten Messung langsam geladen und zwischen der dritten und vierten Messung langsam entladen.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist ferner in dem Flußdiagramm der Fig. 3 dargestellt. In einem ersten Schritt 300 wird das erste Schaltmittel S1 so angesteuert, daß es geöffnet ist. Im Schritt 305 folgt die Messung der Zeit T1.

Anschließend in Schritt 310 wird das Schaltmittel S1 so angesteuert, daß es geschlossen wird und der Kondensator C1 schnell geladen wird. Anschließend in Schritt 315 erfolgt die zweite Messung, in der die Zeit T2 erfaßt wird. Die sich anschließende Abfrage 320 überprüft, ob die Zeit T2 größer als die Zeit T1 ist. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 400 auf Fehler erkannt.

Ist dies der Fall, so wird in Schritt 325 das Schaltmittel S1 so angesteuert, daß es öffnet. Im anschließenden Schritt 330 wird das Schaltmittel S2 so angesteuert, daß der Port 105 als niederohmiger Ausgang wirkt. Dies hat zur Folge, daß der Kondensator C1 langsam über den Port 105 geladen wird. Anschließend in Schritt 335 wird in einer dritten Messung die Zeit T3 erfaßt. Die sich anschließende Abfrage 340 überprüft, ob die Zeit T3 größer als die Zeit T2 ist. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 400 auf Fehler erkannt.

Ist dies der Fall, so wird in Schritt 345 das Schaltmittel S2 so angesteuert, daß der Port 105 als hochohmiger Eingang wirkt. Dies bedeutet, der Kondensator C1 wird über den Port 105 langsam entladen. Anschließend wird in Schritt 350 die vierte Zeit T4 gemessen. Die sich anschließende Abfrage 355 überprüft, ob die vierte Zeit T4 kleiner als die dritte Zeit T3 ist. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 400 auf Fehler erkannt.

Andernfalls wird in Schritt 368 auf ordnungsgemäßen Betrieb der Einrichtung erkannt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich an die Abfrage 355 noch weitere Abfragen 360 bis 366 anschließen, in denen überprüft wird, ob die Zeiten T1, T2, T3, T4 von vorgegebenen Werten T1N, T2N, T3N und T4N abweichen. Bei den Werten T1N bis T4N handelt es sich um Werte, die sich bei fehlerfreiem Zustand der Einrichtung ergeben müßten. Hierzu wird in der Abfrage 360 überprüft, ob der Betrag der Differenz aus T1-T1N größer als ein Schwellwert SW ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 400 auf Fehler erkannt. Andernfalls erfolgt die Abfrage 362.

Die Abfrage 362 überprüft, ob der Betrag der Differenz aus T2-T2N größer als ein Schwellwert SW ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 400 auf Fehler erkannt. Andernfalls erfolgt die Abfrage 364. Die Abfrage 364 überprüft, ob der Betrag der Differenz aus T3-T3N größer als ein Schwellwert SW ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 400 auf Fehler erkannt. Andernfalls erfolgt die Abfrage 366. Die Abfrage 366 überprüft, ob der Betrag der Differenz aus T2-T2N größer als ein Schwellwert SW ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 400 auf Fehler erkannt. Andernfalls wird in Schritt 368 auf ordnungsgemäßen Betrieb der Einrichtung erkannt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn weitere Messungen erfolgen.

Bei einer alternativen Ausführungsform werden die Zeiten T1 bis T4 lediglich erfaßt und ausgehend von diesen Zeiten werden die Werte der Kondensatoren C1, C2 und der Widerstände R1 und R2 ausgehend von den Abfallzeiten T1 bis T4 sowie den Zeiten, in denen der Kondensator geladen bzw. entladen wurde, berechnet. Da die Schwellen bei denen am Port 105 ein hoher oder ein niederer Pegel erkannt werden toleranzbehaftet sind, ergeben sich bei den Abfallzeiten T1 bis T4 entsprechende Toleranzen. Vorzugsweise werden daher zur Berechnung der Werte der Kondensatoren und der Widerstände die Differenzen der Abfallzeiten T1 bis T4 ausgewertet.

Weichen dann diese berechneten Werte von den bekannten Werten ab, so wird ebenfalls auf Fehler erkannt.

Die Widerstände R1 und R2 sowie die Kondensatoren C1 und C2 sind so dimensioniert, daß die Zeitkonstanten R1 mal C1 und R2 mal C2 gleich sind. Der Widerstand R2 ist dabei wesentlich größer als der Widerstand R1.

Als alternative Ausgestaltung kann auch zur Messung vorgesehen sein, daß der Kondensator C2 über den Port 105 in seinen definierten entladenen Zustand gebracht wird. Anschließend wird der Kondensator C2 über den Widerstand R2 durch den Kondensator C1 aufgeladen. Dabei wird die Zeit gemessen, die benötigt wird, bis der Kondensator C2 sich wieder aufgeladen hat. Dazu ist es erforderlich, daß der Kondensator C1 über den Port 125 vor Beginn der Messung aufgeladen wurde. Die Kondensatoren müssen soweit aufgeladen sein, daß die Spannung U so groß ist, daß der Port 105 einen hohen Signalpegel erkennt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Prüfung eines ersten Speicherelements mit einem zweiten Speicherelement, das parallel zu dem ersten Speicherelement geschaltet ist, wobei zur Messung des Ladezustandes des ersten Speicherelements das zweite Speichermittel in einen definierten ersten Zustand gebracht wird, wobei die Zeit, die das zweite Speicherelement benötigt, um von dem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überzugehen, zur Prüfung des Speicherelements ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung mehrmals wiederholt wird, wobei sich der Ladezustand des ersten Speichermittels zwischen den Messungen ändert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung des ersten und des zweiten Speicherelements die Zeiten der unterschiedlichen Messungen ausgewertet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiten der unterschiedlichen Messungen untereinander und/oder mit vorgegebenen Werten verglichen werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von wenigstens den Zeiten die Daten der Speichermittel berechnet werden.

6. Vorrichtung zur Prüfung eines ersten Speicherelements mit einem zweiten Speicherelement, das parallel zu dem ersten Speicherelement geschaltet ist, mit Mitteln, die das zweite Speichermittel zur Messung des Ladezustandes des ersten Speicherelements in einen definierten ersten Zustand bringen und die die Zeit, die das zweite Speicherelement benötigt, um von dem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überzugehen, zur Prüfung des Speicherelements auswerten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente als Kondensatoren ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Speicherelement den Status einer Steuereinheit anzeigt.