DE4112665A1

DE4112665A1 - Einrichtung zur erfassung einer veraenderlichen groesse in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE4112665A1
Application number: DE4112665A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Phys Nitschke; Reinhard Dipl Ing Pfeufer; Thomas Dipl Ing Frey; Thomas Dr Zeller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1992-10-22
Also published as: US5375056A; JPH05131864A

Description

Stand der Technik

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.

Vorteile der Erfindung

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.

Zeichnung

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.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

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

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.