DE3423404A1 - Gegen batteriespannungsschwankungen unempfindliches selbstueberwachungssystem fuer ein kraftfahrzeug-digitalsteuersystem - Google Patents

Gegen batteriespannungsschwankungen unempfindliches selbstueberwachungssystem fuer ein kraftfahrzeug-digitalsteuersystem

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DE3423404A1 DE19843423404 DE3423404A DE3423404A1 DE 3423404 A1 DE3423404 A1 DE 3423404A1 DE 19843423404 DE19843423404 DE 19843423404 DE 3423404 A DE3423404 A DE 3423404A DE 3423404 A1 DE3423404 A1 DE 3423404A1
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Description

P i8907-57/er 25. Juni 1984
Beschreibung
Gegen Batteriespannungsschwankungen unempfindliches Selbstüberwachungssystem für ein Kraftfahrzeug-Digitalsteuersystem
15
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Selbstüberwachungssystem zur Prüfung von Bauteilen und/oder Elementen eines Digitalsteuersystems für ein
^ Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Selbstüberwachungssystem, das eine Prüfoperation für das Digitalsteuersystem bei Kaltstart durchführt, und das unempfindlich gegen kurzzeitiges Abfallen in der Batteriespannung während des Motoranlassens ist.
In jüngster Zeit sind verschiedene Digitalsteuersysteme in Kraftfahrzeugen zum Steuern verschiedener Kraftfahrzeugeinheiten wie Motoren,automatischen Getrieben, Bremssystemen und Klimaanlagen verwendet worden. Gewöhnlich besitzen derartige Digitalsteuersysteme eine Selbstüberwachung, die Fehler in der Steueroperation aufgrund des Ausfalls einer oder mehrerer Einheiten und/oder Elemente wie Sensoren, Betätigungsgliedern und/oder Anzeigen feststellt und darauf aufmerksam macht. Einige der Selbstüberwachungssyrr-teme arbeiten unter Ansprechen auf ein anfängliches Rückstellen oder Initialisieren des Digital-
Steuersystems >um die Prüf- oder Testoperation nach Initialisierung unter Ansprechen auf das Starten der Leistungsquelle, das heißt, während eines sogenannten "Kaltstarts" durchzuführen.
Bekanntlich ist eine erhebliche Leistung erforderlich, um den Anlasser einer Verbrennungskraftmaschine zum Starten des Motors anzutreiben. Dieser Motorstartvorgang ist immer eine große Belastung für die Fahrzeugbatterie und führt zu einem Batteriespannungsabfall. Es ist deshalb möglich, daß die Batteriespannung kurzzeitig unterhalb einen erlaubten Bereich fallt. Die Batteriespannung kann durch Rückladen mit elektrischer Energie von einem dem Motor zugeordneten Generator wieder auf Normalwert gebracht werden. Eine kurze Zeitperiode ist erforderlich, damit sich die Batteriespannung auf ihren Normalpegel erholt. Wenn das Selbstüberwachungssystem während dieser Periode der Batteriespannungserholung erregt ist, könnte sie feststellen, .daß die Batterie nicht mehr in Ordnung ist. Wenn außerdem Sensoren, Betätigungsglieder und Anzeigen mittels Prüfbelastungen geprüft werden, kann es sein, daß unzureichende Prüflasten an die Sensoren, Betätigungsglieder und Anzeigen angelegt werden. Einige der zu prüfenden Elemente können dabei auf die Prüflasten nicht voll ansprechen und werden so als nicht in Ordnung befunden. Somit wird trotz einem normalen Arbeiten der Batterie und/oder Elemente eine Fehlfunktion angezeigt.
Wenn Selbstüberwaehungen nach Ablauf einer Periode durchgeführt werden können, die erforderlich ist für die Erholung der Batteriespannung, dann wird die Möglichkeit einer fehlerhaften Prüfung minimiert oder vermieden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Selbstüberwachungssystem für ein Kraftfahrzeug-Digitalsteuersystem anzugeben, das den Einfluß eines zeit*-
weiligen Abfalls in der Batteriespannung während des Motoranlassens vermeidet.
Spezieller ausgedrückt, soll ein Selbstüberwachungssystem in einem Kraftfahrzeug-Digitalsteuersystem angegeben werden, das Selbstüberwachungsvorgänge nach Ablauf einer vorbestimmten Periode durchführt, die lang genug für eine Erholung der Batteriespannung ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Selbstüberwachungssystem gelöst, das eine Verzögerungsschaltung aufweist, die aktiv ist unter Ansprechen auf das Ende des Motorstartens, um eine vorbestimmte Zeitverzögerung zu erzwingen, die lang genug ist, .daß die Batterie-
spannung auf Normalpegel zurückkehrt. Die Verzögerungsschaltung gibt einen Befehl zur Durchführung von Selbstüberwachungsvorgängen in dem Digitalsteuersystera nach einer vorbestimmten Zeitperiode ab. Das Selbstüberwachungssystem in dem Digitalsteuersystem spricht auf
den Befehl von der Verzögerungsschaltung an, um die
Batteriespannung zu prüfen und Prüflasten mit ausreichenden Werten anzulegen, um die Betätigung der zu prüfenden Elemente etwa Sensoren, Betätigungsglieder und/oder Anzeigen zu simulieren.
25
Durch Vorsehen einer Verzögerungszeit wird der Einfluß von zeitweiligem Abfall in der Batteriespannung während des Motorstartens aufgrund der überlastung erfolgreich
vermieden.
30
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Ein Blockschaltbild des bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Selbstüberwachungssystems eines-Digitalsteuersystems gemäß der Erfindung und
Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Elemente des Selbstüberwachungssystems des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Fig. 1 5
Gemäß Fig. 1 besitzt das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Selbstüberwachungssystems für ein Digitalsteuersystetn einen Mikroprozessor 10. Dieser enthält ein Selbstüberwaehungsprogramm, das die Funktion von Betätigungsgliedern 12 und überwachungs- oder Indikatorlampen 14 durch Anlegen von Prüflasten prüft. Der Mikroprozessor 10 ist mit den Betätigungsgliedern 12 über einen Ausgang P1 und einen Schalttransistor 16 verbunden und ist an die Überwachungslampe 14 über einen Ausgang Pp und einen Schalttransistor 18 angeschlossen. ."
Andererseits steht der Mikroprozessor 10 mit einer Fahrzeugbatterie 20 über einen Leistungsregler 22 in Verbindung,
Eine Zündschalteranordnung 24 liegt zwischen der Batterie 20 und dem Leistungsregler 22 und dient als Systemhauptschalter. Obwohl das gezeigte Ausführungsbeispiel sich mit einem Digitalsteuersystem befaßt, das unter Ansprechen auf die Betätigung der Zündschalteranordnung arbeitet und sein Arbeiten während des Motorantriebszustandes fortsetzt, wäre es auch möglich, einen Systemhauptschalter vorzusehen, der das Steuersystem unabhängig von dem Motorbetrieb betätigt.
Das vom Mikroprozessor 12 durchzuführende Selbstüber-. wachungsprogramm ist derart ausgelegt, daß es eine Anfangsprüfung des Steuersystems durchführt und ist somit während des "Kaltstarts" des Mikroprozessors durchgeführt wird.
Das Selbstüberwachungssystem ist auch in nachstehend angegebenen, noch schwebenden Patentanmeldungen des Erfinders beschrieben:
Japanische Erstanmeldung Erfindungsbezeichnung (Anwaltsaktenzeichen)
Patentanmeldung Fehlerüberwachungssystem für
Nr. 58-84903 ein Kraftfahrzeug-Digital
steuersystem
Patentanmeldung Anti-Rutschbremssteuersystem
Nr. 58-84904 mit einem Fehlersicherungs-
systern, das auf einen anormalen Zustand der Leistungs
versorgung anspricht
Patentanmeldung Digitalsteuersystem mit einer
Nr. 58-84905 Fehlerüberwachung, die beim
Starten des Systembetriebs arbeitet
Die Offenbarung der vorgenannten schwebenden Anmeldungen wird hiermit zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.
*u Während des Kaltstarts des Steuersystems wird das System initialisiert unter Ansprechen auf das Anschalten der Stromversorgung. Um ein anfängliches rückstellendes Steuersystem durchzuführen, wird dem Mikroprozessor 10 ein Signal RES von einem Rückstellsignalgenerator 26 zu-
^" geführt. Der Rückstellsignalgenerator 26 besitzt eine Verzögerungsschaltung 28, die eine vorbestimmte Zeitverzögerung bewirkt,bevor ein Rückstellsignal zur Aktivierung des Mikroprozessors abgegeben wird, damit dieser die Anfangsrückstellung oder Initialisierung durchführt. Der Leistungsregler 22 ist mit der Fahrzeugbatterie 20 über eine IGN-Klemme der Zündschalteranordnung 24 verbunden.
Bekanntlich besitzt die Zündschalteranordnung 24 die IGN-Klemme»ura elektrische Leistung für das Zündsystem des Motors zuzuführen sowie eine ACC-Klemme,über die Leistung den elektrischen Einheiten des Fahrzeugs zugeleitet wird und eine START-KLEMME, über die der Anlasser mit der
Batterie zum Starten des Motors verbunden wird.
Die Verzögerungsschaltung 28 des Rückstellsignalgenerators
umfaßt einen Widerstand R10 und einen Kondensator C10, die 5
eine Integratorschaltung bilden, sowie einen Differenzverstärker 34, der die geregelte Spannung V über einen Spannungsteiler 36 mit Teilerwiderständen R11 und R12 an seinem negativen Eingang (-) empfängt. Der positive Eingang (+) des Differenzverstärkers 34 ist mit der Integratorschaltung verbunden und empfängt ein Eingangssignal, das mit einer Geschwindigkeit ansteigt, die durch die zeitkonstante Integratorschaltung bestimmt wird. Der Differenzverstärker 34 gibt das Rückstellsignal an den Rückstelleingang RES des Mikroprozessors 10 mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung, die durch Wahl des Widerstandswertes der Widerstände R11 und R12 in Bezug auf das Eingangssignal von der Integratorschaltung bestimmt wird.
Der Mikroprozessor 10 besitzt auch einen Eingang P3, der einen Prüfstartbefehl von einer Zeitgabeschaltung empfängt und auf die durch einen Selbstüberwachungsteil des Mikrocomputers zu dessen Aktivierung zugegriffen werden kann. Die Zeitgabeschaltung ist wiederum mit der Batterie 20 über die START-KLEMME der Zündschalteranordnung 24 verbunden. Die Zeitgabeschaltung umfaßt ein CR~Filter 40, eine Schmitt-Trigger-Schaltung 42 und monostabile Kippschaltungen 44 und 46.
Das CR-Filter 40 weist eingangs Widerstände R1 und R2 eine Zener diode ZD zum Regeln von Schwankungen der Versorgungsspannung und zum Absorbieren von Spannungsschwankungen aufgrund eines Prellens an der Start-Klemme und einen Indi-
grator mit Widerstand R3 und Kondensator C1 auf. Die Indi-35
gratorschaltung dient zum Glätten der Versorgungsspannung für den Startermotor oder Anlasser, die sonst schwanken könnte. Das Ausgangssignal des CR-Filters 40 wird an den
negativen Eingang eines Differenzverstärkers 42-1 der Schmitt-Trigger-Schaltung 42 angelegt. Der positive Eingang des Differenzverstärkers 42-1 ist mit der geregelten Spannungsquelle über einen Spannungsteiler 42-2 mit Widerständen R4 und R5 zum Empfang einer Bezugsspannung verbunden, die durch die Widerstandswerte der Widerstände R4 und R5 bestimmt wird. Das Differenzverstärkerausgangssignal nimmt somit einen hohen VJert an, wenn die geregelte Spannung V nach Schließen der IGN-Klemme anfänglich erzeugt wird und geht auf seinen niedrigen Wert, wenn das Ausgangssignal des CR-Filters 40 größer als die Bezugsspannung wird. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 42-1 wird zum positiven Eingang rückgekoppelt, um die Bezugsspannung zu verringern und eine Hysterese zu bewirken.
Das Ausgangssignal der Schmitt-Trigger-Schaltung 42 wird an den Eingang A der monostabilen Kippschaltung 44 angelegt, der eine Zeitkonstantenschaltung 44-1 mit einem Kondensator C8 und einem Widerstand R8 zugeordnet ist, deren Werte eine Zeitkonstante T1 definieren. Die monostabile Kippschaltung 44 spricht auf den Wechsel des Differenzverstärkerausgangssignal vom niedrigen zum hohen Wert an und gibt ein Hochpegelsignal für eine Zeitperiode entsprechend der Zeitkonstanten T1 über den Ausgang Q ab, die durch die Zeitkonstantenschaltung 44-1 bestimmt ist. Die monostabile Kippstufe 44 legt ein Hochpegelausgangssignal für die Zeit T1 an den Eingang B der monostabilen Kippstufe 46, der eine Zeitkonstantenschaltung 46-1 zugeordnet ist, die eine Zeitkonstante T2 der monostabilen Kippschaltung 46 definiert. Die monostabile Kippstellung 46 spricht auf die Hinterflanke des Hochpegelausgangssignals der monostabilen Kippschaltung 44 an und gibt ein Niedrigpegelsignal für eine Zeitperiode ab, die durch die Zeitkonstantenschaltung 46-1 bestimmt wird.
Der Mikroprozessor empfängt das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 46 als ein Triggersignal und führt eine Selbstüberwachungs- oder Prüfungsfunktion durch, wenn sich der Eingangspegel von niedrig auf hoch ändert. Der Selbstüberwachungsvorgang des Mikroprozessors. 10 umfaßt ein Anlegen von Prüflasten an die Betätlgungsglieder 12 und die Überwachungslampen 14, um deren richtige Funktion zu gewährleisten.
1^ Figur 2 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des bevorzugten Ausführungsbeispiels des Selbstüberwachungssystems.
Zum Zeitpunkt t- wird die Zündschalteranordnung 24 zum Schließen der IGN-Klemme betätigt... Da.der Leistungsregler 22 mit der Batterie 20 über die IGN-Klemme verbunden ist, beginnt der Leistungsregler 22 geregelte Spannung an das Digitalsteuersystem anzulegen.
Nach der über den Rückstellsignalgenerator 26 verursachten Verzögerungszeit beispielsweise von 0,2 s legt der Rückstellsignalgenerator ein .Hochpegelrückstellsignal an den Rückstelleingang RES des Mikroprozessors 10 zur Triggerinitialisierung. Gleichzeitig empfängt die Schmitt-Trigger-Schaltung 42 die geregelte Spannung Vc und legt ein Hoehpegelausgangssignal an den Eingang A der monostabilen Kippschaltung 44.
Zum Zeitpunkt t? wird die Startklemme geschlossen und der Startertiiotor oder Anlasser betätigt. Da die negative Eingangsklemme des Differenzverstärkers 42-1 der Schmitt-Trigger-Schaltung 42 über die Startklemme und das CR-Filter 40 mit der Batterie verbunden wird, erhöht sich ihr Eingangspegel auf einen Wert, der über der an dem positiven Eingang des Diffenzverstärkers 42-1 angelegten Bezugsspannung liegt. Somit nimmt" kurz nach dem Zeitpunkt t2 der Ausgangspegel
Χα-
der Schmitt-Trigger-Schaltung 42 einen niedrigen Wert an. Nach Beendigung des Motoranlassens und folgendem Öffnen der START-KLEMME fällt der Eingangspegel am negativen Eingang des Differenzverstärkers 42-1 unter die Bezugsspannung zum Zeitpunkt t~. Somit geht der Ausgangspegel der Schmitt-Trigger-Schaltung 42 vom niedrigen auf den hohen Wert.
Die monostabile Kippschaltung 44 spricht auf den Wechsel des Eingangssignals vom niedrigen zum hohen Pegel an und gibt ein Hochpegelsignal für die Dauer T1 ab. Nach Verstreichen dieser Periode T- wechselt das Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung 44 vom hohen zum niedrigen Wert. Die monostabile Kippschaltung 46 spricht auf die Rückflanke des Hochpegelausgangssignals der monostabilen
*° Kippschaltung 44 an und das Ausgangssignal wechselt vom hohen zum niedrigen Wert und bleibt auf diesem Wert für eine Periode Tp.
Da der Mikroprozessor auf den Wechsel im Eingangspegel von dem niedrigen zum hohen Wert anspricht, um die Durchführung von Selbstüberwachungsvorgängen zu ermöglichen, findet die Selbstüberwachung nach Ablauf der Periode T?, das heißt, zum 2-sitpunkt t_ + T- + Tp statt.
Da zum Erregen des Startermotors oder Anlassers eine verhältnismäßig hohe Leistung erforderlich ist, so fällt die Batteriespannung, wie aus Figur 2 ersichtlich, um einen erheblichen Wert während des Motoranlassens ab. Nach Beendigung des Motoranlassens erholt sich die Batteriespannung allmählich. Da Selbstüberwachungsvorgänge,wie das Anlegen von Prüfbelastungen an Betätigungsglieder und Anzeigelampen gemäß der Erfindung nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung durchgeführt werden, wird sich die Batteriespannung auf Normalpegel erholt haben, um zu gewährleisten, daß ausreichend hohe Prüfbelastungen an die Betätigungsglieder und Anzeigelampen gelegt werden'. Somit kann eine fehlerhafte Prüfung aufgrund an die Betätigungs-
glieder und Anzeigelampen während des Überwachungsprozesses angelegter ungenügender Leistung zufriedenstellend vermieden werden.
Die vorliegende Erfindung erfüllt somit alle gewünschten Ziele und Vorteile.

Claims (8)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    (Q Selbstüberwachungssystem für ein Kraftfahrzeug-20 jDigitalsteuersystem zum Prüfen von durch das System zu steuernden Elementen mit einer zwischen dem Steuersystem und eirrer Fahrzeugbatterie angeordneten Zündschalteranordnung, die in einer ersten Schalterposition Batteriespannung an das Steuersystem anlegt und -mit einer Vor-.25 richtung zum Anlegen von Prüfbelastungen an die Elemente, um diese zu testen gekennzeichnet durch Vorrichtungen (26, 40, 42, 44, 46) zum Aktivieren der Prüfbelastungsanlegevorrichtungen (10)' mit einer gegebenen Verzögerungsperiode nach Umschalten der Zündschalteran-30. Ordnung (24) von einer vorbestimmten zweiten Schalterposition in die erste Schalterposition.
  2. 2. Selbstüberwachungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , daß in der ersten Schalterposition die Batterie Spannung an ein Zündsystem eines Kraftfahrzeugmotors anlegt.
  3. 3. Selbstüberwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet , daß in der zweiten Schalterposition die Batterie Spannung an einen Startermotor zum Anlassen des Motors anlegt.
  4. 4. Selbstüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet , daß die gegebene Verzögerungsperiode derart lang bemessen ist, daß die Batteriespannung nach dem Startermotorbetrieb zu ihrem normalen unbelasteten Pegel zurückkehren kann.
  5. 5. Selbstüberwachungssystera nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet durch einen Verzögerungszeitgeber, der auf die Beendigung des Starter-
    motorbetriebs anspricht, um die gegebene Zeitverzögerung zu messen.
  6. 6. Selbstüberwachungssystem für ein Kraftfahrzeug-Digitalsteuersystem, ·das eine Fahrzeugbatterie zum Empfan-
    ^ gen von Leistung von derselben zugeordnet ist, wobei die Fahrzeugbatterie Spannung an ein Zündsystem und einen Startermotor für einen Kraftfahrzeugmotor anlegt und das Selbstüberwachungssystem durch das Steuersystem zu kontrollierende Hilfselemente prüft und das Selbstüberwachungssystem gekennzeichnet ist durch
    eine Zündschalteranordnung (24), die mit der Batterie (20) verbunden ist und in eine Mehrzahl von Schalterpositionen einstellbar ist, einschließlich einer ersten Position, in der Batteriespannung dem Zündsystem
    SQ (24) zugeführt wird, und einer zweiten Position, in der Batteriespannung dem Startermotor zugeführt wird, wobei die Zündschalteranordnung (24) dem Steuersystem zugeorndet ist, um Batteriespannung an das Letztere zu legen, wenn die Zündschalteranordnung in einer vorgewählten Schalterposition ist,
    Vorrichtungen (10) zum Anlegen von Prüfbelastungen an die Hilfselemente (12, 14) und
    Vorrichtungen zum Aktivieren der zweiten Vorrichtun-
    gen eine vorbestimmte Zeitperiode nach dem Ende des Startermotorbetriebs.
    c
  7. 7. Selbstüberwachungssystem nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet , daß die vorbestimmte Zeitperiode langer ist als die Zeitperiode, die erforderlich ist, daß die Batteriespannung nach Betrieb des Startermotors ,auf ihren normalen unbelasteten Pegel zurückkehrt.
    -
  8. 8. Selbstüberwachungssystem nach Anspruch 6 oder gekennzeichnet durch eine zwischen der Zündschalteranordnung und den Aktivierungsvorrichtungen angeordnete Vorrichtung zum Anlegen geregelter Batterie-
    , _ spannung an die Aktivierungsvorriehtungen. Io
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