DE19801627C1 - Diagnose elektrischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft die Diagnose elektrischer Verbraucher durch Auswertung der Batteriespannung.

In diesem Zusammenhang ist aus der DE OS 40 26 232 eine Auswertung der Bordnetzspannung zur Diagnose eines Drehzahlgebers bekannt. Dabei wird vom Steuergerät der Abfall und nachfolgende Wiederanstieg der Bordnetzspannung, d. h. der Batteriespannung beim Betätigen des Anlassers erfaßt. Wird vom Steuergerät ein solcher Spannungsverlauf erkannt, wird daraus geschlossen, daß ein Anlaßvorgang stattgefunden hat. Das Ausgangssignal des zu überwachenden Drehzahlgebers muß dann erkennen lassen, daß sich die Kurbelwelle dreht. Ändert sich das Ausgangssignal des Drehzahlgebers nicht, muß ein Defekt des Gebers oder eine Leitungsunterbrechung vorliegen.

Die DE 44 22 149 beschreibt, wie beispielsweise die Funktionsfähigkeit einer Lampe im normalen Betrieb des Kraftfahrzeuges durch Auswertung der Bordnetzspannung überprüfbar ist. Der Bordnetzspannung beim Ein- und/oder Ausschalten einzelner Verbraucher sind im Normalbetrieb des Kraftfahrzeuges Störungen überlagert, die durch Betätigen anderer Verbraucher verursacht werden. Als Beispiel seien die bei laufendem Motor regelmäßig auftretenden Einspritz- und Zündsignale genannt. Zur Abhilfe sieht die DE 44 22 149 eine Modellierung der Bordnetzspannung im Betrieb und/oder eine mathematische Faltung der gemessenen Bordnetzspannung mit einem sprungförmigen Signal vor. Daraus soll eine Unabhängigkeit von Gleichspannungsanteilen und eine verringerte Empfindlichkeit gegen hochfrequente Störungen, wie sie im Betrieb des Fahrzeugs auftreten, resultieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer Bordnetzspannungsauswertung zur Überprüfung elektrischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug, deren Störempfindlichkeit weiter verringert und deren Auswertung weiter vereinfacht ist. Damit wird insgesamt die Zuverlässigkeit der Auswertung vereinfacht.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Kern der Erfindung besteht darin, verschiedene elektrische Verbraucher im Steuergerätenachlauf bei abgestelltem Motor anzusteuern und aufgrund der Änderung der Batteriespannung auf die Funktionsfähigkeit des Verbrauchers zu schließen.

Kraftfahrzeuge, deren Motor mit Hilfe eines Steuergerätes geregelt wird, weisen elektronische Baugruppen auf, die nicht nur während des Betriebs des Kraftfahrzeuges sondern auch noch nach Abschalten des Motors, also nach dem Öffnen des Zündschalters mit Spannung versorgt werden müssen. Üblicherweise ist es dabei erforderlich, diese Spannungsversorgung nur noch für einen bestimmten Zeitraum nach dem Abstellen des Motors aufrechtzuerhalten. Dieser Zeitraum wird allgemein als Steuergerätenachlauf bezeichnet.

Das Zuschalten eines elektrischen Verbrauchers im Steuergerätenachlauf führt zu einer charakteristischen Änderung der Bordnetzspannung, die von den elektrischen Eigenschaften der Zuleitung und des Verbrauchers (ohmsche, kapazitive und/oder induktive Last) abhängig ist und die erfindungsgemäß zur Diagnose ausgewertet wird. Alternativ zur Spannung können auch andere elektrische Parameter, bspw die Stromänderung gemessen werden.

Als zu diagnostizierende Verbraucher sind z. B. Ventile, wie das Abgasrückführventil, das Tankentlüftungsventil, die Einspritzventile oder sonstige Aggregate wie die Sekundärluftpumpe, Lüfter, Zündspulen usw. denkbar. Diese Verbraucher werden standardmäßig von dem Motorsteuergerät angesteuert. Das Verfahren kann prinzipiell auf alle Verbraucher, beispielsweise auf elektrische Heizungen (für Katalysator, Abgassonde usw.) und die Lichtanlage ausgeweitet werden. Vorteilhaft ist allerdings, daß der Verbraucher unabhängig angesteuert werden kann. Nach dem An- und Ausschalten des Verbrauchers wird jeweils der Batteriespannungsverlauf gespeichert. Die Meßsignale können nun durch verschiedene Auswerteverfahren beziehungsweise Signalverarbeitungsalgorithmen weiterverarbeitet werden. Dabei geht es darum, typische Signalverläufe von intakten und typische Verläufe von defekten Aggregaten zu unterscheiden.

Die Durchführung der Diagnose im Steuergerätenachlauf bei abgestelltem Motor besitzt den Vorteil, daß keine Störeinkopplungen durch den Motorbetrieb auftreten und die Aggregate ungestört angesteuert werden können. Insgesamt ergibt sich damit eine einfache und zuverlässige Diagnose der elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs.

Im folgenden wird eine Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf die Figuren erläutert.

Fig. 1 zeigt die prinzipielle Struktur einer zur Durchführung der Erfindung geeigneten Vorrichtung.

Fig. 2 stellt den Verlauf der Spannung dar, wie er in der Struktur der Fig. 1 beim Öffnen und Schließen des Schalters 2 auftritt.

Fig. 3 offenbart ein Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die 1 in der Fig. 1 bezeichnet einen elektrischen Verbraucher, der bei geschlossenem Schalter 2 mit einer Fahrzeugbatterie 3 verbunden ist. Die im Stromkreis aus Verbraucher 1, Schalter 2 und Batterie 3 herrschende Bordnetzspannung wird mit dem Voltmeter 4 erfaßt und dem Steuergerät 5 zur Auswertung zugeführt. Das Steuergerät 5 steuert den Schalter 2. Abhängig vom Ergebnis der Auswertung kann vom Steuergerät 5 eine Fehlerlampe 6 aktiviert werden.

Das Zuschalten eines elektrischen Verbrauchers führt zu einer typischen Spannungsänderung im Bordnetz, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Der Spannungsverlauf wird durch die elektrischen Eigenschaften der Zuleitung und des Verbrauchers charakterisiert. Der Spannungsverlauf nach Fig. 2 ergibt sich bei einer Bordnetzquellspannung von 12 V, einem Innenwiderstand der Spannungsquelle von 20 mΩ, einem ohmschen Zuleitungswiderstand von 58 mΩ, einem induktiven Zuleitungswiderstand von 60 mΩ sowie dem Zuschalten eines stromstarken ohmschen Verbrauchers mit 2 Ω Widerstand zu einem stromschwachen Verbraucher von 24 Ω Widerstand. Die genannten Zuleitungswiderstände repräsentieren lange Leitungen in einem Kraftfahrzeugbordnetz. Sie entsprechen einer Leitung mit 5 m Länge und mit 1,5 m² Querschnitt.

Das Flußdiagramm der Fig. 3 veranschaulicht den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Nach dem Abstellen des Motors in einem Schritt 3.1 werden im Schritt 3.2 alle elektrischen Verbraucher außer dem Steuergerät 5 selbst ausgeschaltet. Falls im Steuergerätenachlauf Funktionen wie das Freibrennen des Hitzdrahtluftmassenmessers stattfinden, wird ihr Ende abgewartet. Schritt 3.3 schaltet einzelne Verbraucher losgelöst von ihrer Bestimmung im Normalbetrieb zu Diagnosezwecken ein und aus. Beispielsweise können Einspritzventile, Zündspulen, Abgasrückführventile, ein Tankentlüftungsventil, eine Sekundärluftpumpe, elektrische Lüfter, elektrische Heizungen, beispielsweise für Abgassonden oder auch die Lichtanlage kurzzeitig betätigt werden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Spannungsänderungen ausreichend groß, um beispielsweise mit Hilfe einfacher Referenz- oder Schwellwertvergleiche detektiert werden zu können. Für das dargestellte Beispiel sind beispielsweise Schwellwerte von ca. 8 V für das Einschalten und 50 V für das Ausschalten geeignet. Wird bspw. der Referenzschwellwert von 8 Volt beim Einschalten nicht erreicht, liegt mit großer Wahrscheinlichkeit ein elektrischer Defekt, bspw. eine Unterbrechung der Zuleitung vor. Im Schritt 3.4. erfolgt eine Aufnahme der Spannungswerte bei den Schaltvorgängen. Dabei können beispielsweise Spitzenwerte oder auch mehrere Meßwerte, die den zeitlichen Verlauf der Spannungsänderung widerspiegeln, erfaßt werden. Schritt 3.5 dient zum Vergleich der erfaßten Werte mit vorbestimmten Referenzwerten. Als Referenzwerte kommen einfache Schwellwerte für den Vergleich mit Meßspitzenwerten oder auch abgespeicherte Referenzkurven in Frage. Im Fall der Kurven kann beispielsweise aus n zeitlich hintereinander aufgenommenen Meßwerten ein n-dimensionaler Vektor berechnet werden, der zu einem n-dimensionalen Referenzvektor korrespondiert. Die Länge des Differenzvektors, also der Abstand beider Vektoren muß bei funktionsfähigem Verbraucher ebenfalls einen Schwellwert überschreiten.

Abhängig vom Schwellwertvergleich im Schritt 3.5 erfolgt im Schritt 3.6 die Anzeige und/oder Abspeicherung der Fehlerinformation. Zur Anzeige dient die Fehlerlampe 6. Die Abspeicherung im Steuergerät 5 ermöglicht eine statistische Absicherung des Diagnoseergebnisses. So kann es sinnvoll sein, die Fehlerlampe erst beim mehrmaligem Auftreten des gleichen Fehlers einzuschalten und auch bei mehrmaligem Ausbleiben des Fehlers wieder zu löschen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Überprüfung elektrischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug

• 1. durch Auswerten einer elektrischen Größe im Bordnetz des Kraftfahrzeuges
• 2. bei Betriebszustandsänderungen des Verbrauchers,
• 3. die im Steuergerätenachlauf bei abgestelltem Verbrennungsmotor
• 4. losgelöst von ihrer Bestimmung im Normalbetrieb
• 5. vom Steuergerät ausgelöst werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf Verbraucher, die im Normalbetrieb des Kraftfahrzeuges üblicherweise vom Steuergerät angesteuert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf

• 1. Ventile, wie das Abgasrückführventil, das Tankentlüftungsventil, die Einspritzventile oder
• 2. sonstige Aggregate wie die Sekundärluftpumpe, Lüfter, Zündspulen, elektrische Katalysator und/oder Abgassondenheizungen als elektrische Verbraucher.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf weitere unabhängig von anderen Verbrauchern ansteuerbare Verbraucher, die üblicherweise nicht durch das Steuergerät betätigt werden, wie die Lichtanlage.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannung oder ein Strom beim An- und/oder Ausschalten des Verbrauchers aufgenommen und mit wenigstens einem vorbestimmten Referenzwert verglichen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Spitzenwerte oder auch mehrere Meßwerte, die den zeitlichen Verlauf der Spannungsänderung widerspiegeln, erfaßt werden und mit Referenzschwellwerten oder Referenzkurven verglichen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgenommenen Werte durch verschiedene Auswerteverfahren beziehungsweise Signalverarbeitungsalgorithmen weiterverarbeitet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus n zeitlich hintereinander aufgenommenen Meßwerten ein n- dimensionaler Vektor berechnet wird, der zu einem n- dimensionalen Referenzvektor korrespondiert und daß die Länge des Differenzvektors, also der Abstand beider Vektoren mit einem Schwellwert verglichen wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erkannter Fehler angezeigt und/oder abgespeichert wird.

10. Vorrichtung zur Überprüfung elektrischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug mit

• 1. Mitteln (4, 5) zur Auswertung einer elektrischen Größe im Bordnetz des Kraftfahrzeuges
• 2. bei Betriebszustandsänderungen des Verbrauchers
• 3. die im Steuergerätenachlauf bei abgestelltem Verbrennungsmotor
• 4. losgelöst von ihrer Bestimmung im Normalbetrieb
• 5. vom Steuergerät (5) ausgelöst werden.