DE3711467C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuer­ einrichtung für eine Antriebsanlage, insbesondere von Fahrzeugen, nach dem Oberbegriff das Anspruchs 1.
Eine solche Steuereinrichtung ist aus der DE-OS 30 25 054 bekannt.
Trotz hoher Arbeitsgeschwindigkeiten der bekannten Steuereinrichtungen und Mikrocomputer bestehen wesentliche Zeitunterschiede zwischen dem Auftreten einer bestimmten Betriebssituation und dem Zeitpunkt, zu welchem in Abhängigkeit von der Betriebssituation bestimmte Steuermaßnahmen oder Regelmaßnahmen erfolgen.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Zeitverzögerung weitgehend zu verkürzen, welche zwischen dem Auftreten eines bestimmten neuen Betriebs­ zustandes und dem Beginn einer in Abhängigkeit davon auszuführenden Reaktionshandlung vergeht. Durch die Erfindung soll somit weitgehend eine "Echtzeitregelung" geschaffen werden. Es sollen auch komplexere Regelkurven in akzeptabler Zeit noch realisiert werden können. Außerdem soll eine gewisse Redundanz geschaffen werden, welche ein integriertes Diagnoseprogramm effektiver wirken läßt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch wird der zweite Mikrocomputer nicht durch die Befehlausführungszeiten, die zum Bilden der Modulationsfrequenz und der dazugehörigen Pulsbreite nötig sind, in seiner Reaktionszeit verzögert.
Dadurch wird erreicht, daß beim Auftreten einer Be­ triebsveränderung im wesentlichen ohne Verzögerung sofort Reaktionshandlungen, insbesondere bei auf­ tretenden Sollwertabweichungen entsprechende Korrek­ turmaßnahmen, vorgenommen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Ansteuerung der pulsbreitengesteuerten Bauelemente in Abhängigkeit von Drehveränderungen pro Zeiteinheit von Teilen der Antriebsanlage nach der Übergabe des Schaltauslösecodes.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die pulsbreitengesteuerten Bauelemente nach einer vorprogrammierten zeitlichen Ablaufsteuerung betätigt werden.
Dabei kann es zweckmäßig sein, daß die Drehzahl­ messung über unterschiedliche Teilungsverhältnisse bei dem einen Mikrocomputer und dem anderen Mikro­ computer erfolgt. Dadurch wird die von der Drehzahl abhängige Meß-Frequenz dem Teilungsverhältnis ent­ sprechend auf eine niedrigere Frequenz herunter­ transformiert, was bei einem Periodendauermeßverfahren geometrische Abweichungen, z.B. bei Zahnrädern, weitgehend eliminiert.
Vorzugsweise enthält jeder Mikrocomputer der er­ findungsgemäßen Steuereinrichtung eine eigene Fehler­ diagnoseschaltung zur Erfassung von Fehlern in ihm selbst und in Peripheriegeräten, und Status-Funktions­ codes und Fehlercodes werden ständig über die Daten­ leitungen zwischen den beiden Mikrocomputern ausge­ tauscht.
Dabei ist es zweckmäßig, daß jeder Mikrocomputer ein Notprogramm enthält, welches wirksam wird, wenn Fehler auftreten. Solche Notprogramme können darin bestehen, daß die Antriebsanlage nur noch bis zu einer maximalen Drehzahl laufen kann oder nur unter Einhaltung einer bestimmten Betriebstemperatur usw.
Die Erfindung ergibt eine wesentliche Verkürzung der Reaktionszeiten der Steuereinrichtung. Die Lösung dieses Zeitproblems besteht gemäß der Erfindung im wesentlichen darin, daß mehrere Mikrocomputer vor­ handen sind, die alle zur gleichen Zeit, jedoch nach unterschiedlichen Programmen arbeiten.
Im Rahmen der Erfindung haben die hier verwendeten Begriffe jeweils folgende Definition:
"Antriebsanlage": Getriebe; Motor, insbesondere Ver­ brennungsmotor, Elektromotor, Ölmotor; Turbine.
"Nicht-pulsbreitengesteuerte Bauelemente": Bauelemente, welche jeweils nur einen von zwei verschiedenen Schaltzuständen je nach Steuer­ signal haben. Dabei handelt es sich insbesondere um Proportionalventile, Schrittmotoren, Servomotoren, und ähnliche Stellglieder, die bei Ansteuerung durch ein Signal jeweils einen von mehreren möglichen festen Betriebszuständen einnehmen.
"Pulsbreitengesteuerte Bauelemente" sind solche Bau­ elemente, deren sie ansteuernde Signale die Form von Pulsen haben, deren Pulsbreite je nach Signalwert verschieden breit ist. Die Bauelemente nehmen je nach Breite der Pulse einen bestimmten Betriebszustand ein. Solche pulsbreitengesteuerte Bauelemente sind ins­ besondere Ventile und Stellglieder, deren Einstell­ wert von der Pulsbreite der sie ansteuerenden Signale abhängig ist.
Das bevorzugte Anwendungsgebiet der elektronischen Steuereinrichtung nach der Erfindung ist für Antriebs­ anlagen von Straßenfahrzeugen. Jedoch können solche Steuereinrichtungen auch für Antriebsanlagen von Schiffen, Flugzeugen und stationären Einrichtungen verwendet werden.
Die "Sollwert-Eingänge" des einen Mikrocomputers haben Signale von Einrichtungen, bei welchen die Antriebs­ anlage verwendet wird, insbesondere Signale zum Bei­ spiel von einem Gaspedal, einem Bremspedal, von einem von Hand schaltbaren Getriebe, von einem vorprogrammiert- automatisch-schaltbaren Gangwechselgetriebe, und von ähnlichen den Betrieb der Einrichtung bestimmenden Elementen.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels beschrieben.
Die in der Zeichnung dargestellte elektronische Steuer­ einrichtung enthält einen zweiten Mikrocomputer 2 und einen ersten Mikrocomputer 4, die über Daten­ leitungen 6, welche einen bidirektionalen Datenbus bilden, miteinander verbunden sind und gegenseitig Daten austauschen. Der zweite Mikrocomputer 2 ist an eine Einrichtung, im vorliegenden Falle ein Straßen­ fahrzeug 8, angeschlossen, welches eine Antriebsan­ lage 10 enthält. Hierbei ist von dem Fahrzeug 8 ein Gangwahlschalter 12 zur vorprogrammierten Schaltung der Antriebsanlage 10 über einen Sollwert-Eingang 14, ein Gaspedal 16 über einen Sollwert-Eingang 18, und ein Bremspedal 20 über einen Sollwert-Eingang 22 an den zweiten Mikrocomputer 2 angeschlossen. Ferner ist der Mikrocomputer 2 über einen Signalausgang 24 an eine Warnleuchte 26 und über einen Signalausgang 26 an ein Anzeigegerät 30 des Fahrzeuges 8 angeschlossen.
Die Antriebsanlage 10 besteht bei diesem Ausführungs­ beispiel aus einem unter Last automatisch schalt­ baren Getriebe für einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor oder eine Turbine. Die Antriebsanlage enthält mindestens ein vom zweiten Mikrocomputer 2 gesteuertes nicht-pulsbreitenmoduliertes Bauelement 32. Dies kann ein Magnetventil, ein Servomotor oder ein ähnliches Stellglied sein. Vorzugsweise sind für jeden schaltbaren Gang der Antriebsanlage 10 mindestens ein solches Bauelement 32 vorgesehen. Ferner enthält die Antriebsanlage 10 mindestens einen Drehzahlmesser 34, welcher eine von der gemessenen Drehzahl abhängige Frequenz erzeugt, die über einen Frequenzteiler 36 dem zweiten Mikrocomputer 2 und über einen zweiten Fre­ quenzteiler 38 dem ersten Mikrocomputer 4 zugeleitet wird. Der erste Frequenzteiler 36 teilt die Frequenz um den Faktor "x" auf eine niedrigere Frequenz, und der zweite Frequenzteiler 38 teilt die Frequenz um einen Faktor "y" auf eine andere niedrigere Frequenz. Die von der Drehzahl abhängige Frequenz wird deshalb direkt beiden Mikrocomputern 2 und 4 zugeführt, damit für die Frequenzübertragung möglichst keine Zeit verloren geht. Die beiden, oder mehr, unabhängigen Frequenz­ eingänge können dadurch auch für Diagnosezwecke benützt werden. Ein Temperaturfühler 40 und ein Druck­ schalter 42 sind ebenfalls an den zweiten Mikrocomputer 2 angeschlossen und geben ihm Betriebswerte der Antriebs­ anlage 10. Selbstverständlich können auch mehrere Temperaturfühler 40 und Druckschalter 42 vorgesehen sein. Die Temperaturfühler können zur Messung der Temperatur von Öl dienen, welches in der Antriebsanlage zur Schmierung und Kühlung dient. Ferner können sie zur Temperaturmessung von anderer Kühlflüssigkeit dienen. Der oder die Druckschalter 42 können zur Messung des Öldruckes oder zur Messung von Kühlflüssigkeit und anderen Drücken dienen.
Die Drehzahlmesser 34, Temperaturfühler 40 und Druck­ schalter 42 sind Istwert-Geber der Antriebsanlage. In Abhängigkeit von diesen Istwerten, und in Ab­ hängigkeit von den Sollwerten der Sollwert-Eingänge 14, 18, 22, steuert oder regelt der zweite Mikrocomputer 2 die nicht-pulsbreitenmodulierten Bauelemente 32 und der erste Mikrocomputer 4 steuert pulsbreitenmodulierte Bauelemente 46 der Antriebsanlage 10. Solche puls­ breitenmodulierte Bauelemente 46 der Antriebsanlage 10 können Strömungsventile sein, die je nach Breite der Pulse mehr oder weniger weit öffnen und schließen.
Die beiden Mikrocomputer 2 und 4 enthalten Programme zur gegenseitigen Information des Funktionsstatus, zur Erkennung und Übermittlung von Fehlern, und zum Betrieb der Gesamtanlage in Abhängigkeit von Not­ programmen, wenn Fehler auftreten. Hierzu ist in jedem Mikrocomputer 2 und 4 mindestens ein Not­ programm enthalten.

Claims (7)

1. Elektronische Steuereinrichtung für eine Antriebsanlage, insbesondere von Fahrzeugen
  • - mit einem ersten Microcomputer (4) zur Ansteuerung von pulsbreitengesteuerten Bauelementen (46) der Antriebsanlage, und
  • - mit Mitteln (2) zur Ansteuerung von nicht-pulsbreitenmodulierten Bauelementen (32) der Antriebsanlage,
  • - wobei die Mittel (2) Schaltinformationen an den ersten Microcomputer (4) geben,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel einen zweiten Mikrocomputer (2) enthalten, der Sollwert-Eingänge (14, 18, 22) nach Daten zum Betrieb der Antriebsanlage (10) abfragt und in deren Abhängigkeit nicht- pulsbreitenmodulierten Bauelemente (32) steuert oder regelt, und wobei Drehzahlen von Teilen der Antriebsanlage (10) sowohl dem ersten (4) als auch dem zweiten Microcomputer (2) zugeführt werden.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der pulsbreitengesteuerten Bauelemente (46) in Abhängigkeit von Drehveränderungen pro Zeiteinheit von Teilen (34) der Antriebsanlage (10) nach der Übergabe des Schaltauslösecodes erfolgt.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pulsbreitengesteuerten Bauelemente (46) nach einer vorprogrammierten zeitlichen Ablaufsteuerung betätigt werden.
4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlmessungen über unterschiedliche Teilungsverhältnisse (36, 38) bei dem zweiten Mikrocomputer (2) und dem ersten Mikrocomputer (4) erfolgen.
5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mikrocomputer (2, 4) eine eigene Fehler­ diagnoseschaltung enthält, zur Erfassung von Fehlern in ihm selbst und in Peripheriegeräten, und daß Status-Funktionscodes und Fehlercodes ständig über die Datenleitungen (6) zwischen den beiden Mikrocomputern (2, 4) ausgetauscht werden.
6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mikrocomputer (2, 4) ein Notprogramm enthält, welches wirksam wird, wenn Fehler auftreten.
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