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Schaltanordnung zur Datenspeicherung in Kraftfahrzeugen
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Die Erfindung geht aus von einer Schalt anordnung zur Datenspeicherung
in Kraftfahrzeugen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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In jüngster Zeit werden erhebliche Anstregungen unternommen, um die
für einen Fahrer wichtigen Meßwerte in einem Kraftfahrzeug durch Instrumente anzuzeigen,
die überwiegend aus elektrischen bzw. elektrooptischen Komponenten bestehen und
keinerlei bewegliche Teile aufweisen. Dies gilt beispielsweise auch für so-genannte
Kilometerzähler, die den Wert der von einem Fahrzeug insgesamt zurückgelegten Wegstrecke
anzeigen. Bei solchen rein elektrischen Anzeigesystemen besteht ein Problem bezüglich
der Meßwertspeicherung, denn beispielsweise bei Reparaturarbeiten oder bei einem
Unfall tritt nicht selten der Fall ein, daß die Stromversorgung unterbrochen wird.
Für solche Fälle ist gemäß einer aus der Deutschen Offenlegungsschrift 29 o6 890
bekannten Ausführung vorgesehen, daß der Inhalt eines ersten Speichers, der stets
den aktuellen Meßwert wiedergibt, in einen zweiten nichtflüchtigen Speicher übertragen
wird, in dem also die Information auch nach dem Abschalten der Stromversorgung erhalten
bleibt. Bei der bekannten Schaltung werden Schaltsignale von einem beschleunigungsabhängigen
Schalter oder von einem von der Betriebsspannung abhängigen Schalter ausgelöst,
die die Übertragung der Information von dem ersten Speicher in den zweiten Speicher
veranlassen. Nachteilig bei dieser Ausführung ist, daß der Aufbau eines spannungsabhängigen
Schalters verhältnismäßig kompliziert ist und daß zusätzlich eine Notstromversorgung
erforderlich ist, die die Übertragung der Informationen von dem einen Speicher in
den anderen Speicher auch nach dem Ausfall der Betriebsspannung ermöglicht.
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Prinzipiell könnte man natürlich das Problem einer sicheren Speicherung
von Daten dadurch lösen, daß man jeden Meßwert in einen nichtflüchtigen Speicher
einschreibt. Dieser Lösung steht aber entgegen, daß bei den heute auf dem Markt
zur Verfügung
stehenden nichtflüchtigen Speichern die Anzahl der
möglichen Einschreibzyklen begrenzt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung zur
Speicherung von Daten in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, bei der ohne großen schaltungstechnischen
Aufwand die zu speichernden Daten möglichst ohne großen Fehler auch nach irgend-.
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welchen Betriebsstörungen, beispielsweise dem Ausfall der Betriebsspannung,
erhalten bleiben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß Störungsfälle
in der Praxis verhältnismäßig selten vorkommen und daher der Inhalt des ersten Speichers
meist den korrekten Meßwert wiedergibt. Ausgehend von dieser Erkenntnis liegt der
Erfindung der Gedanke zugrunde, die zuletzt in den nichtflüchtigen Speicher eingeschriebenenDaten
nur dann in den flüchtigen Speicher zurückzuschreiben, wenn dessen Speicherinhalt
tatsächlich oder vermutlich fehlerhaft ist, was durch einen Detektor festgestellt
wird, der auf unterschiedliche Kriterien ansprechen kann.
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Bei einer solchen Schaltanordnung besteht nun die Möglichkeit, daß
man den Inhalt des ersten Speichers in den zweiten Speicher nur dann überschreibt,
wenn sich der Inhalt des ersten Speichers um einen vorgegebenen Wert größer Eins
geändert hat. Auf diese Weise kann also die Zahl der Einschreibzyklen in den nichtflüchtigen
Speicher reduziert werden, ohne daß dadurch die Genauigkeit wesentlich beeinträchtigt
wird, weil ja der meist unkorrekte Wert im nichtflüchtigen Speicher nur verhältnismäßig
selten in den ersten Speicher zurückgeschrieben wird. Damit wird also der Einsatz
handelsüblicher nichtflüchtiger Speicher möglich.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführung nach Anspruch 3 ist in
den ersten Speicher ein Kennwort in Form einer bestimmten
Bit-Kombination
eingeschrieben. Der Detektor vergleicht dieses Kennwort mit dem Inhalt eines Festwertspeichers
und löst ein Fehlersignal aus, wenn das Kennwort nicht mit dem Inhalt des Festwertspeichers
übereinstimmt. Diese Ausführung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil,
daß nicht der Einbruch der Spannungsversorgung für diesen ersten Speicher überwacht
wird, sondern daß auch ein Fehlersignal dann ausgelöst wird, wenn beispielsweise
durch Störimpulse während der Datenverarbeitung das Kennwort in dem ersten Speicher
verändert wird, was daraufhin deutet, daß auch der aktuelle Dateninhalt in diesem
Speicher falsch sein könnte.
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Da der Inhalt des ersten Speichers nur bei Vorliegen bestimmter Bedingung,
beispielsweise nur in größeren Zeitintervallen oder Meßwertintervallen in den zweiten
Speicher übertragen wird, kann der Inhalt des zweiten Speichers niemals größer sein
als der Inhalt des ersten Speichers. Damit wird es möglich, durch einen Vergleich
der beiden Speicherinhalte ein Fehlersignal abzuleiten. Damit kann auf den Festwertspeicher
verzichtet werden.
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Nur der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, daß natürlich
weitere Kriterien denkbar sind, anhand derer erkannt werden kann, ob der Inhalt
des ersten Speichers falsch ist. Beispielsweise sind Anwendungsfälle denkbar bei
denen in den ersten Speicher nur gerade Zahlenwerte eingeschrieben werden, so daß
ein falscher Speicherinhalt gegeben ist, wenn der Detektor einen ungeraden Zahlenwert
erkennt. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Stromaufnahme oder die Betriebtsspannung
des ersten Speichers zu überwachen und daraus ein Fehler signal abzuleiten. Der
konstruktive Aufwand für diese Auswertung analoger Signale ist aber wesentlich höher
als bei einem Datenvergleich, da letzteres bei Verwendung von Mikroprozessoren softwaremäßig
realisiert werden kann
Die Erfindung wird nachstehend anhand des
in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes näher erläutert, das die wesentlichen
Bausteine eines Kilometerzählers für Kraftfahrzeuge zeigt.
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Ein Impulsgeber 10 löst wegstreckenabhängig Impulse aus, die über
einen Teiler 11 einem Zähler 12 zugeführt werden. Das Teilerverhältnis möge dabei
so festgelegt sein, daß am Ausgang des Teilers 11 immer dann ein Impuls meßbar ist,
wenn das Fahrzeug eine Wegstrecke von einem Kilometer zurückgelegt hat. Mit 13 ist
ein elektronischer Umschalter bezeichnet, der in seiner dargestellten Ruhestellung
das Ausgangssignal des Zählers 12 in den ersten Speicher 14 überträgt. Bei diesem
ersten Speicher 14 handelt es sich um einen flüchtigen CMOS-Speicher mit einer geringen
Stromaufnahme, der direkt an die Batterie 15 des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist.
Bei einem störungsfreien Betrieb der Schaltanordnung gibt also dieser erste .Speicher
14 laufend die aktuellen Daten wieder, im vorliegenden Fall also den Kilometerstand.
Das Ausgangssignal des Zählers 12 wird außerdem einer Schaltstufe 16 zugeführt,
die an ihrem Ausgang jeweils dann ein Signal auslöst, wenn sich der Zählerstand
um einen vorgegebenen Wert, beispielsweise zehn geändert hat. Liegt diese Bedingung
vor, wird über das ODER-Gatter 17 einem zweiten elektronischen Umschalter 18 ein
Steuersignal derart zugeführt, daß eine Übertragung des Inhaltes dieses ersten Speichers
14 in einen zweiten Speicher 19 möglich ist. Die Daten aus dem ersten Speicher 14
werden über diesen Umschalter 18 in den zweiten Speicher 19 übertragen, wenn das
an den Ausgang des ODER-Gatters 17 angeschlossene Zeitglied 20 den zweiten Speicher
19 aktiviert. Bei dem zweiten Speicher 19 handelt es sich um einen nichtflüchtigen
Speicher, dessen Speicherinhalt also auch bei einem Ausfall der Versorgungsspannung
erhalten bleibt.
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Der erste, flüchtige Speicher 14 enthält in einem Speicherbereich
14a die aktuellen Daten und in einem Speicherbereich 14b ein Kennwort in Form einer
bestimmten Bit-Kombination. Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist nun ein
insgesamt mit
30 bezeichneter Detektor, der einen Komperator 31
sowie einell Festwertspeicher 32 aufweist. Der Komperator vergleicht deii Dateninhalt
im Speicherbereich 14b, also das Kennwort mit dem Inhalt des Festwertspeichers 32
und löst an seinem Ausgang 33 ein Fehlersignal aus, wenn die ihm zugeführten Bit-Kombinationen
nicht übereinstimmen. Ist dies der Fall, wird der erste elektronische Umschalter
13 in seine Arbeitsstellung gebracht, in der der Inhalt des nichtflüchtigen zweiten
Speichers 19 in den ersten, flüchtigen Speicher 14 eingeschrieben wird, sobald über
das Zeitglied 34 dieser erste Speicher 14 aktiviert wird.
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Außerdem erkennt man in der Zeichnung, daß über das UND-Gatter 35
dann der im Festwertspeicher 32 gespeicherte Wert als Kennwort in den Speicherbereich
14b des ersten Speichers 14 eingespeichert wird Der Detektor 30 bzw. der Komperator
31 wird nur unter ganz bestimmten Betriebsbedingungen aktiviert. Mit 40 ist in der
Zeichnung der Zündschalter des Kraftfahrzeuges bezeichnet, der eine Impulsgeberstufe
41 triggert. Diese Impulsgeberstufe 41 löst an ihrem Ausgang 42 zunächst eixienlmpuls
aus, der den Komperator 31 aktiviert. Kurzzeitig später wird am Ausgang 43 ein Impuls
ausgelöst, der dem zweiten elektronischen Umschalter 18 als Steuersignal zugeführt
wird. Dieser Umschalter 18 nimmt dann seine zweite Schaltstellung ein, in der das
Ausgangssignal des ersten Speichers 14 über den Leitungsstrang 44 auf parallele
Eingänge des Zählers 12 aufgeschaltet wird. Der Inhalt dieses ersten Speichers 14
wird in den Zähler 12 übertragen, sobald das Zeitglied 45 ein Triggersignal für
den Zähler 12 auslöst.
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Im folgenden wird zunächst der ungestörte Betrieb der Schaltanordnung
erläutert, wobei der Einfachheit halber davon ausgegangen wird, daß in dem Zähler
12, dem flüchtigen Speicher 14 und dem nichtflüchtigen Speicher 19 die gleichen
Daten enthalten sein sollen. Außerdem ist in den ersten Speicher 14 im Speicherbereich
14b das Kennwort eingeschrieben. Der Zündschalter 40 sei geschlossen, der Komperator
31 ist nicht aktiviert,
da am Ausgang der Impulsgeberstufe 41 keine
Impulse mehr anstehen. Die elektronischen Umschalter 13 und 18 befinden sich in
der in der Zeichnung dargestellten Schaltstellung.
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Bewegt sich nun das Fahrzeug, wird der Stand des Zählers 12 durch
die Impulse des Impulsgebers nach jedem gefahrenen Kilometer um den Wert eins erhöht.
Die Daten am Ausgang dieses Zählers 12 werden laufend werden Umschalter 13 in den
Speicherbereich 14a des flüchtigen Speichers 14 eingeschrieben.
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Der Dateninhalt des zweiten Speichers 19 bleibt zunächst unverändert,
solange sich der Umschalter 18 in der dargestellten Neutralstellung befindet. Ist
schließlich eine Fahrstrecke von zehn Kilometern zurückgelegt, möge die Schaltstufe
16 ansprechen und über das ODER-Gatter 17 den Umschalter 18 in seine rechte Arbeitsstellung
umstellen. Zugleich wird das Zeitglied 20 getriggert, so daß nunmehr der Inhalt
des ersten Speichers 14 in den zweiten Speicher 19 eingeschrieben wird.
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Bewegt sich nun das Fahrzeug weiter, ändert sich nur der Stand des
Zählers 12 und damit gleichzeitig auch der Inhalt des Speichers 14. Während dieser
Zeit des ungestörten Betriebs ist der Detektor 30 unwirksam.
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Der Inhalt des Speichers 14 weicht nun von dem Inhalt des Speichers
19 ab. In diesem Moment möge das Kraftfahrzeug stillgesetzt und der Zündschalter
40 ausgeschaltet werden. Der flüchtige Speicher 14 gibt dann weiter den aktuellen
Kilometerstand wieder, da dieser Speicher dauernd aus der Batterie 15 des Kraftfahrzeuges
gespeist wird und folglich seine Informationen nicht verlorengehen. Wird nun der
Zündschalter 40 betätigt, wird zunächst der Komperator 31 aktiviert. Da aber das
Kennwort im Speicherbereich 14b ebenfalls unverändert ist, löst dieser Komperator
31 an seinem Ausgang 33 kein Schaltsignal aus. Die Schaltstellung des Umschalters
13 wird also nicht geändert. Kurzzeitig später wird aber durch den Schaltimpuls
der Impulsgeberstufe 41 am Ausgang 43 der Umschalter 18 in seine linke Arbeitsstellung
gebracht und damit nach Triggerung des Zeitgliedes 45 der Einhält des Speichers
14 über den
Leitungsstrang 44 in den Zähler 12 eingeschrieben.
Dieser ZKhler 12 muß also nicht notwendigerweise dauernd an die Spannungsquelle
angeschlossen sein, sondern könnte über den Zündschalter 40 gespeist werden, was
im Interesse einer geringeren Stromaufnahme der gesamten Schaltung sinnvoll ist.
Wird nun das Fahrzeug wieder in Gang gesetzt, wird der Stand des Zählers 12 ausgehend
von dem tatsächlichen Wert wieder fortlaufend erhöht.
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Wesentlich hierbei ist also, daß bei einem ungestörten Betrieb.
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der meist falsche Wert im nichtflüchtigen Speicher 19 nicht in den
Speicher 14 oder in den Zähler 12 eingeschrieben wird, was zur Folge hätte, daß
im Laufe der Betriebszeit der Wert im Zähler bzw. im Speicher 14 immer mehr von
dem tatsächlichen Meßwert abweichen würde.
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Im folgenden wird nun vorausgesetzt, daß wegen Reparaturarbeiten die
Batterie 15 des Fahrzeuges abgeklemmt werden muß. Dies hat zur Folge, daß die Daten
im Speicherbereich 14a des Speichers 14 und das Kennwort im Speicherbereich 14b;verlorengehen.
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Die Daten im nichtflüchtigen Speicher 19 bleiben dagegen erhalten.
Wird nun die Batterie 15 wieder angeschlossen, werden die Daten im Zähler 12 und
im Speicher 14 einen Zufallswert einnehmen. Insbesondere wird die Bit-Kombination
im Speicherbereich 14b nicht mehr dem Inhalt des Festwertspeichers 32 entsprechen.
Wird nun der Zündschalter 40 betätigt, wird zunächst von der Impulsgeberstufe 41
am Ausgang 42 ein Impuls ausgelöst und damit der Komperatur aktiviert. Dieser löst
nun an seinem Ausgang 33 ein Fehlersignal aus und schaltet damit den Umschalter
13 in seiner Arbeitsstellung um. Außerdem wird das Zeitglied 34 getriggert und damit
über das UND-Gatter 35 der Dateninhalt aus dem Festwertspeicher 32 als Kennwort
in den Speicherbereich 14b des Speichers 14 eingeschrieben. Zugleich wird in der
Arbeitsstellung des Umschalters 13 der Inhalt des nichtflüchtigen Speichers 19 in
den flüchtigen Speicher 14 eingeschrieben. Kurze Zeit später erscheint am Ausgang
43 der Impulsgeberstufe 41 ein Impuls, der den Umschalter 18 in seine linke Arbeitsstellung
umschaltet. Damit wird der Inhalt des
Speichers 14 in den Zähler
12 eingeschrieben. Wird nun das Fahrzeug in Gang gesetzt, wird der Stand des Zählers
12 ausgehend von dem zuletzt in den nichtflüchtigen Speicher 19 eingeschriebenen
Wert wieder fortlaufend erhöht. Bei diesem Vorgang ist ein Fehler nicht ausgeschlossen,
denn üblicherweise wird der Dateninhalt im nichtflüchtigen Speicher 19 einen Kilometerstand
wiedergeben, der geringer ist als die insgesamt zurückgelegte Fahrstrecke. Der maximal
mögliche Fehler liegt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bei neun Kilometer,
weil ja alle zehn Kilometer ausgelöst durch die Schaltstufe 16 ein neuer Wert in
den nichtflüchtigen Speicher 19 eingeschrieben wird. Diese Fehlerquelle kann aber
bei der beschriebenen Schaltung in Kauf genommen werden, da die Rückspeicherung
der Daten aus dem Festwertspeicher 19 in den Zähler 12 bzw. in den Speicher 14 nur
in ganz seltenen Fällen vorkommen wird. Diese Fehlerquelle kann bewerden seitigtv,
wenn man einen erhöhten Schaltungsaufwand in Kauf nimmt Dazu ist ein mit 50 bezeichneter
Bordspannungswächter vorgesehen, der über das ODER-Gatter 17 einen Übertrag des
Inhaltes des Speichers 14 in den Speicher 19 veranlaßt, sobald die Bordspannung
zusammenbricht. Man muß natürlich dann dafür sorgen, daß durch eine Hilfsbatterie
dieser Datentransfer auch bei zusammenbrechender Bordspannung noch möglich ist.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Detektor 30 nur
jeweils kurzzeitig nach dem Einschalten des Zündschalters 50 aktiviert. Denkbar
wäre. aber auch eine Ausführung, bei der dieser Detektor 30 dauerndwirksam ist,
so daß auch bei Störungen während des Fahrbetriebes der Inhalt des nichtflüchtigen
Speichers 19 in den Speicher 14 überschrieben wird, sobald das Kennwort im Speicherbereich
14b nicht mehr mit dem-Inhalt des Festwertspeichers 32 übereinstimmt. Diese Ausführung
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn damit gerechnet werden muß, daß durch eine
falsche Datenverarbeitung oder durch Störimpulse zwischen dem Impulsgeber 10 und
dem Speicher 14 falsche Werte in diesen Speicher eingeschrieben werden.