DE4112665A1 - Einrichtung zur erfassung einer veraenderlichen groesse in kraftfahrzeugen - Google Patents
Einrichtung zur erfassung einer veraenderlichen groesse in kraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung einer verän
derlichen Größe in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des unab
hängigen Patentanspruchs.
Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 36 21 937 bekannt. Dort
wird eine Erfassungseinrichtung für eine veränderliche Größe in
Kraftfahrzeugen mit wenigstens einem Geber vorgeschlagen, der über
wenigstens einen, mit einem Pol der Versorgungsspannung verbundenen
Anschluß und einen Signalleitungsanschluß verfügt. Zu Überwachungs
zwecken ist mit dem wenigstens einen Versorgungsspannungsanschluß
ein betätigbares Schaltelement verbunden, welches in vorgegebenen
Testzyklen kurzzeitig die Anschlußverbindung auftrennt. Ein Signal
prozessor, der die Auftrennung veranlaßt, erfaßt die Potentiale al
ler Geberanschlüsse und leitet aus einem Vergleich dieser Potential
werte untereinander bei aufgetrennter und geschlossener Anschlußver
bindung Fehlerzustände im Bereich des Gebers ab. Die bekannte Ein
richtung findet dabei hauptsächlich Anwendung bei Stellungsgebern im
Bereich eines Kraftfahrzeugs, insbesondere bei Potentiometeranord
nungen zur Erfassung der Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Be
dienelements oder eines leistungsbestimmenden Elements. Durch die
Maßnahmen können Fehlerzustände, die auf Kurzschlüsse, Unterbrechun
gen und/oder Nebenschlüsse im Bereich der Erfassungseinrichtung bzw.
des Gebers und seiner Leitungsverbindungen zurückzuführen sind, er
kannt werden. Allerdings ist bei der bekannten Vorgehensweise die
Messung bzw. Erfassung mehrerer Potentiale zur Überwachung eines
einzelnen Gebers notwendig. Dies erfordert einen entsprechenden Auf
wand an Anschlüssen des Signalprozessors sowie an Meßleitungen bzw.
Meßeinrichtungen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Erfassung
einer veränderlichen Größe in Kraftfahrzeugen derart auszugestaltenß
daß der Aufwand bezüglich ihrer Überwachung verringert wird.
Dies wird dadurch erreicht, daß das Potential eines Anschlusses der
Erfassungseinrichtung bzw. des Gebers im aufgetrennten Zustand gegen
ein Referenzpotential erfaßt wird und bei einer unzulässigen Abwei
chung der Potentialwerte, insbesondere bei unzulässigen Schwankungen
bei zumindest zwei Erfassungsvorgängen, ein Fehlerzustand des Gebers
bzw. der Erfassungseinrichtung erkannt wird.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise verringert den Aufwand zur Über
wachung einer Erfassungseinrichtung für eine veränderliche Größe in
Kraftfahrzeugen.
Besondere Vorteile ergeben sich in Verbindung mit einem Stellungsge
ber für ein bewegliches Element im Bereich des Kraftfahrzeugs.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise stellt die Erkennung vorhandener
Nebenschlußwiderstände, Kurzschlüsse und/oder Unterbrechungen im Be
reich des Gebers bzw. der Erfassungseinrichtung sicher. Bei Poten
tiometeranordnungen ist diese Erkennung unabhängig von der Stellung
des Schleifers sowie vom Bahnwiderstand des jeweiligen Potentiome
ters.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und
den Unteransprüchen.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der in der Zeichnung darge
stellten Ausführungsformen erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Über
sichtsblockschaltbild mit einer Erfassungseinrichtung für eine ver
änderliche Größe und einem Steuersystem in Kraftfahrzeugen. Fig. 2
stellt Beispiele zur Realisierung der Überwachung der Erfassungsein
richtung dar, während Fig. 3 ein beispielhaftes Flußdiagramm zeigt,
welches die Auswertung der erfaßten Daten zu Fehlererkennungszwecken
in einem Rechenelement beschreibt.
In Fig. 1 ist mit 10 eine Erfassungseinrichtung bzw. ein Geber für
eine veränderliche Größe in Kraftfahrzeugen bezeichnet. Dieser Geber
10 verfügt über wenigstens drei Anschlußpunkte. Anschluß 12 ist über
eine Anschlußverbindung 14 mit einem Pol 16 der Versorgungsspannung,
beispielsweise dem positiven, verbunden. Ein anderer Anschluß 18 ist
über die Anschlußverbindung 20 letztendlich auf den anderen Pol 22
der Versorgungsspannung, beispielsweise den negativen, geführt. Der
dritte Anschluß 24 des Gebers 10 ist mit der Signalleitung 26 beauf
schlagt, die den Geber 10 mit einem Steuersystem 28, dort mit einer
Ein-/Ausgabeeinheit 30 verbindet. Die Signalleitung 26 trägt dabei
den vom Geber 10 erfaßten Wert der veränderlichen Größe.
In der Anschlußverbindung 20, zwischen Anschluß 18 und Versorgungs
spannungspol 22 ist ein elektrisch betätigbares Schaltelement 32,
beispielsweise ein schaltbarer Transistor, eingefügt. Das betätig
bare Schaltelement 32 ist über eine Signalverbindung 34 mit dem
Steuersystem 28 bzw. der Ein-/Ausgabeeinheit 30 verbunden, über die
das Steuersystem 28 das Schaltelement 32 betätigt. Ferner ist auf
der Anschlußverbindung 20 zwischen Anschluß 18 und Schaltelement 32
ein Verknüpfungspunkt 36 dargestellt, in dem eine Verbindung 38 zu
einer Meßeinheit 40 führt. Die Meßeinheit 40 verfügt neben nicht
dargestellten, in einigen Ausführungsformen vorhandene Versorgungs
spannungsanschlüssen eine Anschlußverbindung 42, die mit einem Refe
renzpotentialanschluß 44 verbunden ist. Dieses Referenzpotential ist
in einer vorteilhaften Ausführungsform mit einem Potential der Ver
sorgungsspannungspole identisch. Eine Signalleitung 46 verbindet die
Meßeinheit 40 mit dem Steuersystem 28, bzw. der Ein/Ausgabeeinheit
30.
Dem Steuersystem 28 bzw. der Ein-/Ausgabeeinheit 30 sind über Ein
gangsleitungen 48 bis 50 von entsprechenden Meßeinrichtungen 52 bis
54 weitere veränderliche Größen des Motors und/oder des Kraftfahr
zeugs zugeführt. Ausgangsleitungen 56 bis 58 verbinden das Steuersy
stem 28 bzw. die Ein-/Ausgabeeinheit 30 mit Vorrichtungen 60 bis 62,
die unter anderem die vom Steuersystem 28 ausgeführten Steuerungs
funktionen durchführen. Das Steuersystem 28 umfaßt dabei neben der
Ein-/Ausgabeinheit 30 wenigstens eine, mit Speicherelementen verse
hene Recheneinheit 64, die mit der Ein-/Ausgabeeinheit 30 über ein
Leitungs- bzw. Bussystem 66 verbunden ist.
Dem Fachmann sind viele Beispiele von Steuerungssystemen in Kraft
fahrzeugen bekannt, so kann das Steuersystem 28 ein elektronisches
Gaspedalsystem, ein Motorsteuerungssystem, ein ABS/ASR-System, ein
elektronisches Getriebesteuerungssystem, etc. sein. Die über die
Eingangsleitungen 48 bis 50 zugeführten Betriebsgrößen des Motors
bzw. des Kraftfahrzeugs sowie die über die Ausgangsleitungen 56 bis
58 angesteuerten Vorrichtungen 60 bis 62 ergeben sich aus der jewei
ligen Funktion des Steuersystems 28 in bekannter Weise. Einem Motor
steuerungssystem werden beispielsweise Betriebsgrößen wie Drehzahl,
Motortemperatur, Batteriespannung, Fahrzeuggeschwindigkeit, die
Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements, die Stellung
der Drosselklappe oder einer Einspritzpumpe, etc., zugeführt, wäh
rend über die Ausgangsleitungen 56 bis 58 Stellorgane zur Einstel
lung der Motorleistung über eine Drosselklappe oder Einspritzpumpe,
zur Ansteuerung von Kraftstoffeinspritzventilen und/oder zur Ein
stellung des Zündzeitpunkts angesteuert werden. Ferner umfassen die
Elemente 60 bis 62 auch Anzeigevorrichtungen. Die Recheneinheit 64
ist dabei derart ausgestaltet, daß die jeweils gewünschte Funktion
ausgeführt wird.
Die nachstehend beschriebenen Überwachungsmaßnahmen für den Geber 10
werden am Beispiel eines als Potentiometeranordnung ausgeführten
Stellungsgebers für die Stellung eines beweglichen Elements im
Kraftfahrzeug dargestellt.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist jedoch bei allen den Gebern
anwendbar, die von einer Versorgungsspannung abhängig sind, über we
nigstens einen Signalausgang verfügen und bei denen die nachfolgend
geschilderten Probleme auftreten.
Bei der in Fig. 1 geschilderten Geberanordnung kann es neben Kurz
schlüssen oder Unterbrechungen durch sogenannte Nebenschlüsse bzw.
Ableitwiderstände zu fehlerhaften Meßergebnissen kommen. Diese Ne
benschlüsse treten dabei insbesondere zwischen der die Meßsignale
führenden Signalleitung 26 und den Polen 16 bzw. 22 der Versorgungs
spannung auf.
Bei Potentiometern ergeben sich Nebenschlüsse durch Ableitwider
stände zwischen dem Schleifer und den Polen der Versorgungsspannung.
Diese treten z. B. infolge von Verschmutzungen der Potibahn auf oder
ergeben sich aus Alterungserscheinungen. Derartige Ableitwiderstände
bilden bei Potentiometern Parallelwiderstände zu dem jeweiligen
Teilwiderstand der Potentiometerbahn. Dadurch wird das Teilerver
hältnis des Potentiometers und damit der über die Signalleitung 26
abgeführte Meßwert verfälscht. Dadurch wird dem Steuersystem 28 ein
unrichtiger Meßwert übermittelt, so daß das Steuersystem 28 die vor
gesehenen Steuerungsfunktionen, bei denen der Meßwert Berücksichti
gung findet, nicht zufriedenstellend ausführt.
Zur Funktionsüberwachung des Gebers 10 ist vorgesehen, daß in vorge
gebenen Testzyklen, die während des Betriebszyklus des Kraftfahr
zeugs stattfinden, das Schaltelement 32 über die Verbindungsleitung
34 vom Steuersystem 28 kurzzeitig, d. h. im Millisekundenbereich, an
gesteuert wird und damit die Anschlußverbindung unterbrochen wird.
Dann wird über die Eingangsleitung 46 vom Steuersystem 28 das Poten
tial des Anschlußpunktes 18 des Gebers 10 gegenüber dem Referenz
potential 44 durch die Meßeinheit 40 direkt oder indirekt gemessen.
Liegen z. B. die oben erwähnten Nebenschlußwiderstände vor, so ändert
sich das Potential des Anschlußpunktes 18 bei unterbrochenen Verbin
dung je nach Schleiferposition. Durch Vergleich der in aufeinander
folgenden Erfassungszyklen erfaßten Potentialwerte des Anschlußpunk
tes 18 gegenüber dem Referenzpotential des Punktes 44 lassen sich
Fehlerzustände im Bereich des Gebers 10, insbesondere Nebenschlusse,
erkennen, wenn der erfaßte Potentialwert des Anschlußpunktes 18 von
einem vorgegebenen Wert unzulässig abweicht oder wenigstens zwei in
aufeinanderfolgenden Erfassungszyklen erfaßten Potentialwerte unzu
lässig voneinander abweichen. Letzteres ist dann der Fall, wenn sich
der gemessene vom vorherigen oder den vorherig gemessenen Werten um
einen vorgegebenen Betrag einmal bzw. mehrmals unterscheidet. Das
Referenzpotential des Punktes 44 ist in einem vorteilhaften Ausfüh
rungsbeispiel der negative Pol der Versorgungsspannung, beispiels
weise der Masseanschluß des Gebers 10.
Fig. 2 zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Meßeinheit 40. Dabei
sind die aus Fig. 1 bekannten Elemente mit demselben Bezugszeichen
versehen, ihre Funktion wird im folgenden nicht mehr näher erläu
tert.
In Fig. 2a besteht die Meßeinrichtung 40 aus einem Meßwiderstand
100, der zwischen der Verbindungsleitung 46 ausgehend von einem Ver
knüpfungspunkt 102 und dem Referenzpunkt 44 geschaltet ist. Ist die
Referenzspannung am Punkt 44 der negative Pol der Versorgungsspan
nung, so entspricht diese Anordnung einer direkten Messung des Po
tentials des Anschlusses 18 des Gebers 10. Über die Signalleitung 46
wird der über den Widerstand 100 abfallende Spannungswert dem
Steuersystem 28 übermittelt.
Fig. 2b zeigt eine indirekte Messung des Potentials des Anschluß
punktes 18 über die Ladezeit eines Kondensators 110. In diesem Aus
führungsbeispiel besteht die Meßeinheit 40 neben dem Kondensator
110, der zwischen einem auf der Leitung 38 liegenden Verknüpfungs
punkt 112 und dem Referenzpotentialanschluß 44 liegt, aus einem aus
Spannungsteiler 114, 116 und Operationsverstärker 118 gebildeten
Schwellwertschalter. Das Ausgangssignal des Schwellwertschalters
wird über die Ausgangsleitung 46 dem Steuersystem 28 zugeführt. Der
Meßvorgang erfolgt dabei in der Art, daß mit Unterbrechung der An
schlußverbindung durch Betätigung des Schaltelements 32 im Rechen
element 64 ein Zähler zu laufen beginnt, der dann angehalten wird,
wenn die Kondensatorspannung den über den Spannungsteiler 114, 116
eingestellten Wert überschritten hat. Der Zählerstand ist dann ein
Maß für die Ladezeit des Kondensators. Diese Ladezeit ist dabei, wie
die vorerwähnte Spannung über den Widerstand 100, ein Maß für das
Potential des Anschlußpunktes 18 und somit für eventuell vorhandene
Nebenschlüsse im Bereich des Gebers 10. Durch Nebenschlußwider
stände, die parallel zum Potentiometerbahnwiderstand liegen, ändert
sich die Ladezeit des Kondensators 110. Diese Änderung der Ladezeit
in verschiedenen Erfassungszyklen wird wie oben beschrieben im Re
chenelement ausgewertet.
Ein Beispiel für eine derartige Auswertung wird anhand des Flußdia
gramms nach Fig. 3 beschrieben. Nach Start des Programms mit Beginn
des Betriebszyklus des Kraftfahrzeugs wird in einem ersten Abfrage
schritt 200 überprüft, ob der zyklisch ablaufende Testzyklus einge
leitet werden soll. Ist dies nicht der Fall wird gemäß Schritt 202
mit der Durchführung der Steuerungsfunktionen begonnen und der in
Fig. 3 dargestellte Programmteil zu gegebener Zeit, wiederholt. Soll
gemäß Schritt 200 ein Testzyklus eingeleitet werden, so wird im
Schritt 204 das Schaltelement 32 durch entsprechende Ansteuerung be
tätigt, die Anschlußverbindung unterbrochen und im nachfolgenden
Schritt 206 die Spannungsmessung, bzw. Zeitmessung im Falle des Aus
führungsbeispieles nach Fig. 2b eingeleitet. Danach werden gemäß
Schritt 208 die Erfassungsergebnisse gespeichert und der Testzyklus
durch Schließen des Schaltmittels 32 abgeschlossen. Im Auswerte
schritt 210 wird dann der gespeicherte Meßwert mit dem vorhergehen
den, bzw. den vorhergehenden verglichen und im Abfrageschritt 212
überprüft, ob der im jetztigen Programmdurchlauf erfaßte Wert um ei
nen vorgegebenen Betrag von dem vorherigen bzw. den vorherigen Wer
ten abweicht. Dies zeigt eine unzulässige Schwankung der Meßwerte
an, so daß nach Schritt 214 von einem Fehler im Bereich des Gebers
10 ausgegangen werden kann. Die bei erkanntem Fehler vorzunehmenden
Maßnahmen sind beispielsweise die Einleitung eines Notfahrbetriebs
und/oder einer Fehleranzeige. Wird keine Schwankung gemaß Schritt
212 festgestellt, so wird der Programmteil zu gegebener Zeit wieder
holt.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden,
daß eine gewisse Anzahl unzulässiger Schwankungen erkannt werden
muß, bevor gemäß Schritt 214 ein Fehlerzustand erkannt wird.
Der oben beschriebene Testzyklus kann dabei während des Betriebszyk
lus des Kraftfahrzeugs zu vorgegebenen Zeitpunkten unabhängig vom
jeweiligen Betriebszustand stattfinden. Ferner ist die beschriebene
Anordnung lediglich beispielhaft, insbesondere kann das betätigbare
Schaltelement 32 auch in der Anschlußverbindung 14 zum positiven Pol
der Versorgungsspannung liegen. Dabei kann das Referenzpotential
auch vom Massepotential abweichende Werte annehmen, wobei in einem
Ausführungsbeispiel anstelle der Ladezeit auch eine Entladezeit
eines Kondensators ausgewertet werden kann.
Anstelle der in Fig. 2 beschriebenen Meßeinheiten können auch die
dem Fachmann geläufigen Methoden zur Potentialmessung eingesetzt
werden.
Claims (11)
1. Einrichtung zur Erfassung einer veränderlichen Größe in Kraft
fahrzeugen,
- - mit wenigstens einem Geber, der über wenigstens einen Anschluß verfügt, der mit einem Pol einer Versorgungsspannung verbunden ist,
- - wobei über ein betätigbares Schaltelement wenigstens eine An schlußverbindung auftrennbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - im aufgetrennten Zustand das Potential dieses Anschlusses gegen ein Referenzpotential erfaßt wird,
- - und bei einer unzulässigen Abweichung der Potentialwerte, insbe sondere bei unzulässigen Abweichungen bzw. Schwankungen bei zumin dest zwei Erfassungsvorgängen, ein Fehlerzustand des Gebers oder der Erfassungseinrichtung der veränderlichen Größe erkannt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ver
änderliche Größe eine Position bzw. Stellung eines beweglichen Ele
ments im Bereich eines Kraftfahrzeugs ist.
3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das betätigbare Schaltelement in der Massean
schlußverbindung des Gebers liegt.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Potential des aufgetrennten Anschlusses mit
tels eines Meßelements, welches die Verbindung des Anschlusses zu
einem anderem Potential herstellt, erfolgt.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß dieses Element ein Widerstand ist und das Poten
tial des Anschlusses über die über den Widerstand abfallende Span
nung erfaßt wird.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß dieses Element ein Kondensator ist und das Poten
tial des Anschlusses über die Ladezeit des Kondensators erfaßt wird.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das andere Potential der jeweilige Pol der Versor
gungsspannung ist.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das erfaßte Anschlußpotential einem Rechenelement
zugeführt wird, wo der erfaßte Potentialwert mit wenigstens einem,
in einem vorhergehenden Erfassungsvorgang ermittelten Wert vergli
chen wird und bei unzulässigen Abweichungen dieser Werte untereinan
der ein Fehlerzustand erkannt wird.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Erfassungsvorgang durch eine aufgetrennte An
schlußverbindung charakterisiert ist und diese Auftrennung im Rahmen
eines kurzzeitigen Testzyklus erfolgt.
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Geber vorzugsweise eine Potentiometeranordnung
ist, welches insbesondere zur Erfassung der Stellung eines vom Fah
rer betätigbaren Bedienelements oder eines leistungsbestimmenden
Elements einer Brennkraftmaschine oder eines Kraftfahrzeugs ist.
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Publication Number | Publication Date |
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DE4112665A1 true DE4112665A1 (de) | 1992-10-22 |
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ID=6429857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4112665A Withdrawn DE4112665A1 (de) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Einrichtung zur erfassung einer veraenderlichen groesse in kraftfahrzeugen |
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