DE19821682B4

DE19821682B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Funktionsüberwachung eines Gebers

Info

Publication number: DE19821682B4
Application number: DE19821682A
Authority: DE
Inventors: Manfred Altenkirch
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: DE19821682A1

Abstract

Verfahren zur Funktionsüberwachung eines Gebers, insbesondere eines Pedalwertgebers eines Kraftfahrzeuges, mittels mindestens eines ersten und zweiten Detektors und einer Vergleichslogik, umfassend folgende Verfahrensschritte:
a) der erste Detektor erfasst das jeweilige Signal w des Gebers und wandelt dies in eine erste Spannung U1 um,
b) der zweite Detektor erfasst das jeweilige Signal des Gebers und wandelt dies in eine zweite Spannung U2 um,
c) die Vergleichslogik bildet die Signaldifferenz zwischen den Signalen des ersten und zweiten Detektors und vergleicht diese mit einem vorgegebenen Maximalwert und
d) bei Überschreitung des vorgegebenen Maximalwertes wird eine Fehleranzeige angesteuert,
wobei messtechnisch die Kennlinien des ersten und des zweiten Detektors (2, 3) ermittelt und abgespeichert werden und die Spannungen U1, U2 mittels der Kennlinien vor der Signaldifferenzbildung in zueinander toleranzlose Signale U1R, U2R umgewandelt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der beiden Spannungen U1, U2 aus der jeweiligen Kennlinie des...

Description

Die Erfindung betrifft ein verfahren und eine Vorrichtung zur Funktionsüberwachung eines Gebers, insbesondere eines Pedalwertgebers eines Kraftfahrzeuges.
Bei sicherheitsrelevanten Gebern muss stets sichergestellt sein, dass das vom Geber abgegebene Signal auch dem tatsächlich vorliegenden physikalischen Vorgang entspricht. Daher ist man sehr häufig bemüht, eine redundante Auslegung zu realisieren.
Aus der DE 35 10 173 A1 zum Beispiel eine Vorrichtung zur Funktionsüberwachung eines Pedalwertgebers, bei der das Fahrpedal mit einem Fahrpedalstellungsgeber und einem Fahrpedalschalter bzw. Vergleichsstellungsgeber drehfest verbunden ist, bekannt. Der Fahrpedalstellungsgeber und der Vergleichsstellungsgeber sind beide als Potentiometer ausgebildet, deren Widerstandswerte proportional zum eingestellten Winkel des Fahrpedals sind. Der Widerstand des Fahrpedalstellungsgebers dient als Sollwert für einen nachgeschalteten Regelkreis zur Ansteuerung einer Drosselklappe, wohingegen der Vergleichsstellungsgeber zur Kontrolle der Widerstandswerte des Fahrpedalstellungsgebers dient. Dazu sind die beiden Potentiometer jeweils mit einem Eingang einer Vergleichslogik verbunden. Die Vergleichslogik überprüft die Signaldifferenz zwischen Fahrpedalstellungsgeber und Vergleichsstellungsgeber auf einen vorgegebenen Maximalwert in jeder Lage des Fahrpedals. Überschreitet die Signaldifferenz zwischen Fahrpedalstellungsgeber und Vergleichsstellungsgeber diesen vorgegebenen Maximalwert, so wird von der Vergleichslogik eine Fehlergröße gebildet und eine Fehleranzeige betätigt. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist der große Leerweg des Pedals. Der Grund hierfür liegt an den unvermeidlichen Toleranzen der Potentiometer. Um sicher zu sein, dass das Fahrpedal auch wirklich betätigt wurde, muss das Signal des Fahrpedalstellungsgebers größer als die Summe der Toleranzen der Potentiometer sein, bevor die Drosselklappe angesteuert werden darf.
Aus der DE 38 12 760 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung eines Sollwertgebers für die Leistungssteuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bekannt, wobei von dem Sollwertgeber eine Ausgangsspannung abgegeben wird, welche von der Stellung des Sollwertgebers innerhalb eines vorgegebenen Bereiches abhängig ist, wobei unabhängig von der Erzeugung der Ausgangsspannung Prüfsignale in Abhängigkeit davon abgeleitet werden, in welchem von mehreren Teilbereichen des Stellbereiches sich der Sollwertgeber befindet, wobei der Wert der jeweils abgegebenen Ausgangsspannung mit Sollwerten verglichen wird, welche für die Grenzen desjenigen Teilbereiches abgespeichert sind, dem die jeweils abgeleiteten Prüfsignale zugeordnet sind.
Aus der EP 0 457 033 A2 ist eine Vorrichtung zur Erfassung eines veränderlichen Betriebsparameters einer Brennkraftmaschine und/oder eines Kraftfahrzeuges bekannt, mit wenigstens zwei diesen Betriebsparameter erfassenden Messeinrichtungen, die wenigstens zwei den Betriebsparameter repräsentierende Signalgrößen erzeugen, wobei die Messeinrichtungen vorgegebene Charakteristiken für die Erzeugung dieser Signalgrößen aufweisen, wobei diese Charakteristiken für wenigstens zwei dieser Messeinrichtungen jeweils unterschiedliche Formen besitzen, wobei diese Charakteristiken wenigstens außerhalb der Extremwertbereiche des Betriebsparameters über den Wertebereich des Betriebsparameters linear sind, wobei die Steigung wenigstens einer Charakteristik von den oder der jeweils anderen abweicht. Vorzugsweise werden die Signalgrößen miteinander derart in Beziehung gesetzt, dass Schwankungen der Versorgungsspannung der Messeinrichtungen erkennbar sind, wobei zur Feststellung von Unregelmäßigkeiten im Bereich der Versorgungsspannung durch ein Rechenelement folgende Schritte ausgeführt werden:

– Erfassen der Signalgrößen der Messeinrichtungen;
– Bestimmen einer oder mehrerer Signalgrößen auf der Basis der jeweils anderen mittels einer einen Normalzustand repräsentierenden Kennlinie oder Kennfeldes;
– Vergleich der bestimmten mit den erfassten Größen auf ein vorgegebenes Toleranzband und
– Feststellen von Unregelmäßigkeiten im Bereich der Versorgungsspannung bei Abweichung der Größen bezüglich des Toleranzbandes.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Funktionsüberwachungseinrichtung eines Gebers und ein Verfahren zur Überwachung des Gebers zu schaffen, bei denen der Leerweg des Gebers reduziert ist.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 3. Durch die meßtechnische Ermittlung der Kennlinien der beiden Detektoren und deren Abspeicherung können die beiden Signale der Detektoren vor deren Zuführung zur Vergleichslogik in zueinander toleranzlose Signale umgerechnet werden. Dadurch können die Maximalwerte, bei deren Überschreitung die Fehleranzeige angesteuert wird, kleiner gewählt werden, wodurch sich auch der Leerweg des Gebers verkleinert. Dies führt zu einer Erhöhung des Bedienkomforts des Gebers, da bereits kleinste Betätigungen des Gebers eine Reaktion der nachgeschalteten Elemente zur Folge haben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 ein Schaltbild der Funktionsüberwachungseinrichtung für einen Pedalwertgeber
2 einen Verlauf der Kennlinien der Detektoren
3 ein Schaltbild der Funktionsüberwachungseinrichtung mit Bildung zweier Relativsignale und
4 einen Verlauf der Maximalwerte für die Signaldifferenz.
Die Funktionsüberwachungseinrichtung umfaßt einen als Pedal ausgebildeten Geber 1, einen ersten und zweiten Detektor 2, 3, die als Potentiometer ausgebildet sind, einen Mikroprozessor 4, ein Speicherelement 5 und eine Vergleichslogik 6. Das Pedal 1 steht in Wirkverbindung mit den Potentiometern 2, 3, derart, daß eine Betätigung des Pedals 1 zu einer proportionalen Erhöhung des Widerstandswertes der Potentiometer 2, 3 führt. In dem Speicherelement 5 sind die Kennlinien der beiden Potentiometer 2, 3 gemäß 2 abgelegt. Bei Betätigung des Pedals 1 fällt entsprechend den Widerstandswerten an den Potentiometern 2, 3 die Spannung U1 bzw. U2 ab. Das Potentiometer 3 ist mit dem Mikroprozessor 4 verbunden. Entsprechend dem Wert der Spannung U2 am Potentiometer 3, dem gemäß der Kennlinie des Potentiometers 3 ein w-Wert zugeordnet ist, wird das Speicherelement 5 so angesteuert, daß an seinem Ausgang der zugehörige U1-Wert aus der Kennlinie des Potentiometers 2 zum gleichen w-Wert anliegt. Im Idealfall ist daher U2' am Ausgang des Speicherelements 5 gleich der Spannung U1 am ersten Potentiometer 2. Diese beiden Signale U1, U2' sind auf den Eingang der Vergleichslogik 6 geschaltet. Überschreitet der Differenzwert einen vorgegebenen Maximalwert, so wird ein Fehlersignal am Ausgang der Vergleichslogik 6 erzeugt. Dieses Fehlersignal kann dazu benutzt werden, die Verbindung zwischen dem Potentiometer 3 und dem Mikroprozessor 4 zu unterbrechen und eine direkte Verbindung zwischen dem Potentiometer 3 und der Vergleichslogik 6 zu schaffen. In diesem Fall arbeitet die Funktionsüberwachungseinrichtung wieder gemäß dem Stand der Technik mit dem größeren Leerweg. Der Vorteil dieser Umschaltung ist, daß bei Fehlern des Mikroprozessor 4 und/oder des Speicherelementes 5 einwandfrei arbeitende Detektoren 2, 3 als fehlerhaft signalisiert werden würden. Durch die Umschaltung muß der Betrieb nicht eingestellt werden und die Fehlerquelle ist bereits eingeengt, wobei durch die Umschaltung keinerlei Sicherheitsgefährdung auftritt.
In 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der zwei Relativwerte UR1, UR2 erzeugt und miteinander verglichen werden. Dazu sind beide Potentiometer 2, 3 mit dem Mikroprozessor 4 verbunden. Der Mikroprozessor 4 steuert das Speicherelement 5 entsprechend den Spannungswerten U1, U2 an. Im Speicherelement 5 ist jedem Spannungswert U1, U2 der beiden Potentiometer 2, 3 ein Relativwert der Pedalbewegung zwischen 0 und 100% zugeordnet. Am Ausgang des Speicherelementes 5 liegt dann jeweils der aus der Kennlinie abgeleitete Relativwert UR1 bzw. UR2 zu den Spannungen U1 bzw. U2 der Potentiometer 2 bzw. 3 an, die zueinander toleranzlos sind.
In 4 ist ein typischer Verlauf des Maximalwertes für die Signaldifferenz dargestellt, wobei dieser insbesondere im kritischen Leerlaufbereich kleiner als in den übrigen Bereichen gewählt wird.

Claims

Verfahren zur Funktionsüberwachung eines Gebers, insbesondere eines Pedalwertgebers eines Kraftfahrzeuges, mittels mindestens eines ersten und zweiten Detektors und einer Vergleichslogik, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) der erste Detektor erfasst das jeweilige Signal w des Gebers und wandelt dies in eine erste Spannung U1 um, b) der zweite Detektor erfasst das jeweilige Signal des Gebers und wandelt dies in eine zweite Spannung U2 um, c) die Vergleichslogik bildet die Signaldifferenz zwischen den Signalen des ersten und zweiten Detektors und vergleicht diese mit einem vorgegebenen Maximalwert und d) bei Überschreitung des vorgegebenen Maximalwertes wird eine Fehleranzeige angesteuert, wobei messtechnisch die Kennlinien des ersten und des zweiten Detektors (2, 3) ermittelt und abgespeichert werden und die Spannungen U1, U2 mittels der Kennlinien vor der Signaldifferenzbildung in zueinander toleranzlose Signale U1R, U2R umgewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Spannungen U1, U2 aus der jeweiligen Kennlinie des entsprechenden Detektors (2, 3) ein Relativwert U1R, U2R für die Betätigung des Gebers (1) zugeordnet wird und in der Vergleichslogik (6) die Signaldifferenz zwischen den Relativwerten U1R, U2R gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung des vorgegebenen Maximalwertes für das Differenzsignal das Verfahren mit der Differenzbildung der beiden Spannungen U1 und U2 fortgesetzt wird.
Funktionsüberwachungseinrichtung, insbesondere für einen Pedalwertgeber, umfassend einen ein Signal erzeugenden Geber, einen ersten und zweiten Detektor und eine Vergleichslogik, wobei die Detektoren zum Geber in Wirkverbindung stehen und jeweils das Signal des Gebers in eine Spannung U1 und U2 wandeln, wobei in einem Speicherelement (5) die empirisch ermittelten Kennlinien des ersten und zweiten Detektors (2, 3) abgelegt sind, das Speicherelement (5) von einem Mikroprozessor (4) ansteuerbar ist, der Mikroprozessor (4) mit mindestens einem der Detektoren (2, 3) verbunden ist und das Speicherelement (5) mit den zugehörigen Eingängen der Vergleichslogik (6) der Detektoren (2, 3) verbunden ist, die mit dem Mikroprozessor (4) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Spannungen U1, U2 aus der jeweiligen Kennlinie des entsprechenden Detektors (2, 3) ein Relativwert U1R, U2R für die Betätigung des Gebers (1) zugeordnet wird und in der Vergleichslogik (6) die Signaldifferenz zwischen den Relativwerten U1R, U2R gebildet wird.
Funktionsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (2, 3) als Potentiometer oder als Drucksensoren ausgebildet sind.