DE4123652C2

DE4123652C2 - Sicherheitsschaltung in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE4123652C2
Application number: DE19914123652
Authority: DE
Inventors: Joachim Froeschl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1991-07-17
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2011-07-18
Also published as: DE4123652A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltung nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS-37 09 059 ist eine Sicherheitsschaltung zur Herstellung eines sicheren Betriebes in Kraftfahrzeugen beim Ansteuern von Kraftfahrzeugaggre gaten bekannt. Diese Sicherheitsschaltung soll die Betriebs spannungsversorgung eines Kraftfahrzeugaggregates, insbesondere des Pum penmotors eines Bremssystems, sicherstellen und überwachen. Hierzu werden zwei Relais eingesetzt, die abwechselnd während der Betätigung des Kraftfahrzeugaggregats periodisch angesteuert werden. Eine derartige Sicherheitsschaltung ist aufwendig und reduziert zudem durch das häufige Schalten die Lebensdauer der Relais. Dadurch erhöht sich sogar noch die Ausfallwahrscheinlichkeit der Betriebsspannungsversorgung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Sicherheitsschaltung zu schaffen, die aus einer geringen Anzahl von Schaltelementen zur Betriebsspannungsversorgung besteht und eine niedrige Ausfallwahrscheinlichkeit besitzt.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.

In einem Kraftfahrzeug liegen einzelne Aggregate vor, die gemeinsam eine Funktion erfüllen. Eine solche Gruppe von funktionell zusammenwirkenden Kraftfahrzeugaggregaten werden erfindungsgemäß über eine gemeinsame Versorgungsleitung und einen steuerbaren Zentralschalter mit einer Betriebsspannungsquelle, z. B. der Kraftfahrzeugbatterie, verbunden. Das Öffnen und Schließen dieses Zentralschalters wird durch eine Steuerleitung veranlaßt. Der Zentralsschalter ist geöffnet, wenn an der Steuerleitung keine Spannung anliegt und geschlossen, wenn an der Steuerleitung Spannung anliegt. Die Steuerleitung kann beispielsweise mit einem elektronischen Steuergerät verbunden sein, das Spannung auf die Steuerleitung ausgibt, wenn mindestens ein Aggregat der Gruppe von funktionell zusammenwirkenden Kraftfahrzeugaggregaten angesteuert werden soll und das keine Spannung auf die Steuerleitung ausgibt, wenn kein Aggregat dieser Gruppe mehr angesteuert wird; d. h. die Funktion dieser Gruppe nicht mehr benötigt wird.

Dieses erfindungsgemäße synchrone Zu- und Abschalten der Betriebsspannungsversorgung von funktionell zusammenwirkenden Kraftfahrzeugaggregaten mittels eines einzigen steuerbaren Zentralschalters erhöht einerseits die Betriebssicherheit des Kraftfahrzeuges und reduziert andererseits die Anzahl der Schaltelemente zur Betriebsspannungsversorgung und damit die Ausfallwahrscheinlichkeit dieser Kraftfahrzeugaggregate.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bietet der Gegenstand des Patentanspruchs 2.

Die gemeinsame Versorgungsleitung zwischen Zentralschalter und den Kraftfahrzeugaggregaten sowie die Steuerleitung werden an eine Überwachungsschaltung, z. B. in einem elektronischen Steuergerät, angeschlossen. Die Überwachungsschaltung wertet zur Plausibilitätsüberprüfung die momentanen Spannungspegel der beiden Leitungen aus. Werden auf beiden Leitungen die gleichen Pegel gemessen, liegt kein Fehler vor, bei unterschiedlichen Pegeln wird Fehler erkannt.

Mit dieser erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung ist die Betriebsspannungsversorgung von Gruppen funktionell zusammenwirkender Kraftfahrzeugaggregate während des Fahrzeugbetriebs ohne zusätzliche Betätigung der Schaltelemente bzw. des jeweiligen Zentralschalters jederzeit überwachbar. Darüber hinaus wird die Lebensdauer der Schaltelemente nicht durch erhöhte Schalthäufigkeit beeinträchtigt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bietet der Gegenstand des Patentanspruchs 3.

Erfindungsgemäß wird eine besonders vorteilbringende Gruppe funktionell zusammenwirkender Kraftfahrzeugaggregate durch die elektrischen Aggregate einer Brennkraftmaschine gebildet, insbesondere durch die elektrische Kraftstoffpumpe, die Einspritzventile und die Zündspulen, die über ein gemeinsames Relais als Zentralschalter mit der Betriebsspannungquelle verbunden werden. Diese Gruppe ist für die Funktion der Brennkraftmaschine zuständig. Die Steuerleitung zum Öffnen und Schließen des Relais hängt vorteilhafterweise vom Zündschloßschalter ab, da bei eingeschalteter Zündung mindestens ein elektrisches Aggregat der Brennkraftmaschine in Betrieb genommen wird und bei ausgeschalteter Zündung die Funktion der Brennkraftmaschine bzw. die dafür zuständige Gruppe nicht mehr benötigt wird.

Die Erfindung erreicht angewandt auf die Gruppe der elektrischen Aggregate einer Brennkraftmaschine, insbesondere der elektrischen Kraftstoffpumpe, den Einspritzventilen und den Zündspulen, im speziellen zusätzliche Vorteile: Beispielsweise ist durch das gleichzeitige Einschalten der Betriebsspannungsversorgung der Brennkraftmaschinenaggregate über einen Zentralschalter, z. B. ein Relais, eine sofortige Synchronisation des funkionellen Zusammenwirkens von Einspritzung und Zündung erreichbar. Dadurch wird die Startzeit der Brennkraftmaschine verkürzt und die bisher beim Starten der Brennkraftmaschine erhöhte Abgasemission vermieden.

Beim Ausschalten des Motors über den Zündschloßschalter werden gleichzeitig die Kraftstoffpumpe und die Einspritzventile abgestellt. Eine mögliche Glühzündung bei zu heißem Motor wird verhindert. Auch wird die bisher nach Abstellen der Zündung bis zum Motorstillstand noch erfolgende Einspritzung verhindert und der Ansaugtrakt darüber hinaus mit Frischluft gespült. Hierdurch erhält der nächste Startvorgang der Brennkraftmaschine einen definierten Ausgangszustand. Dies trägt weiterhin zur Reduzierung der Abgasemissionen bei.

Durch die Plausibilitätsüberwachung der Steuerleitung und der Versorgungsleitung werden Fehler erkannt, auf die fehlerfallabhängig reagiert werden kann.

Es sind erfindungsgemäß jedoch auch andere Gruppen funktionell zusammenwirkender Kraftfahrzeugaggregate möglich.

Beispielsweise können Aggregate eines Bremssystems zu einer Gruppe zusammengefaßt werden. Hierbei ist ebenfalls die gleichzeitige Betriebsspannungsversorgung der Aggregate beim Schließen des Zündschloßschalters vorteilhaft, da damit das gesamte Bremssystem schon vor dem Starten der Brennkraftmaschine betriebsbereit ist, wenn beispielsweise das Fahrzeug ungewollt anrollt.

Auch können z. B. Aggregate, die beim Starten des Motor nicht zwingend notwendig sind, zu einer Gruppe zusammengefaßt werden und nur dann an die Betriebsspannungsquelle geschaltet werden, wenn die Brennkraftmaschine mindestens Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Hiermit kann der Ladezustand der Kraftfahrzeugbatterie verbessert werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt ein Logikschaltbild einer erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung mit elektrischen Aggregaten einer Brennkraftmaschine als Beispiel für funktionell zusammenwirkende Kraftfahrzeugaggregate.

Eine dauerversorgte Betriebsspannungsleitung U_Dauer und eine Steuerleitung U_Steuer führen zu einem Zentralschalter 2, beispielsweise einem Relais. Am Ausgang des Zentralschalters 2 ist eine Versorgungsleitung VL angeschlossen. Die Versorgungsleitung VL verzweigt über mehrere Knotenpunkte zu UND- Gattern, deren Ausgänge wiederum zu den einzelnen Brennkraftmaschinenaggregaten, der elektrischen Kraftstoffpumpe EKP, den Einspritzventilen EV und den Zündspulen ZS führen.

Die Ausgänge A_ZS, A_EV, und A_EKP eines elektronischen Steuergerätes 3 sind, den Aggregaten ZS, EV und EKP zugordnet, an jeweils einen Eingang eines UND-Gatters angeschlossen. Der Ausgang A_WA des Steuergeräts 3 ist mit einer Warnanzeige WA verbunden.

Die Versorgungsleitung VL sowie die Steuerleitung U_Steuer sind an je einen Eingang E_VL und E_Steuer des Steurgerätes 3 geführt.

Im folgenden wird das Anliegen einer Spannung mit dem logischen Spannungspegel 1 und das Nicht-Anliegen einer Spannung mit dem logischen Spannungspegel 0 bezeichnet.

An der dauerversorgten Betriebsspannungsleitung U_Dauer hegt die Spannung der hier nicht dargestellten Kraftfahrzeugbatterie an, so daß bei fehlerfreiem Betrieb auf dieser Leitung der logische Spannungspegel ständig 1 ist.

Die Steuerleitung U_Steuer ist beispielsweise mit dem hier nicht dargestellten Zündschloßschalter verbunden, sodaß bei eingeschalteter Zündung auf dieser Leitung der logische Spannungspegel 1, anderenfalls 0 vorliegt.

Da das Ein- und Auschalten des Zentralschalter 2 den Gesetzen eines UND- Gatters folgt, ist der Zentralschalter 2 nur dann geschlossen, wenn auf beiden Leitungen U_Dauer und U_Steuer der logische Spannungspegel 1 vorliegt. Die hier dargestellten Brennkraftmaschinenaggregate EKP, EV und. ZS werden demnach in fehlerfreiem Betrieb nur bei eingeschalteter Zündung über die Versorgungsleitung VL mit Betriebsspannung versorgt. Die Versorgungsleitung VL wird jedoch nur dann über die UND-Gatter der Brennkraftmaschinenaggregate zu den Aggregaten EKP, EV und ZS durchgeschaltet, wenn das Steuergerät 3 durch Ausgabe eines logischen Spannungspegels 1 an den Ausgängen A_ZS, A_EV, und A_EKP die Betriebsspannungsversorgung der Aggregate veranlaßt.

Gleichzeitig ist in das Steuergerät 3 die hier nicht dargestellte Überwachungsschaltung der Steuerleitung U_Steuer und der Versorgungsleitung VL integriert. Die logischen Spannungspegel der beiden Leitungen werden von der Überwachungsschaltung über die Eingänge E_Steuer und E_VL erfaßt und beispielsweise über folgende Fehlermatrix ausgewertet:

Diese Fehlermatrix kann erfindungsgemäß jedoch durch zusätzliche Information, wie folgt, erweitert werden:

Fall 1: die Betriebsspannungsversorgung der Aggregate ist ausgeschaltet.

Fall 2: die Betriebsspannungsversorgung der Aggregate ist eingeschaltet.

Fall 3: die Betriebsspannungsversorgung der Aggregate ist ungewollt eingeschaltet
Fehlerart: Kurzschluß nach Plus
Fehlerort: Zentralschalter (Relais) oder Versorgungsleitung

Fall 4: die Betriebsspannungsversorgung der Aggregate ist ungewollt ausgeschaltet
Fehlerart: Unterbrechung, Kurzschluß nach Masse
Fehlerort: Zentralschalter (Relais), Versorgungsleitung oder dauerversorgte Betriebsspannungsleitung

Das Steuergerät 3 reagiert entsprechend dem Ergebnis dieser Fehlermatrix. Beispielsweise wird bei Vorliegen eines Fehlers fehlerfallabhängig eine Warnanzeige gesetzt.

Fällt der Zentralschalter aus, sind alle Aggregate einer ihm zugeordneten Gruppe gemeinsam ausgeschaltet. Dies vermeidet Fehlfunktionen, die anderenfalls durch die Funktionsunfähigkeit einzelner Aggregate einer Gruppe, die in diesem Fall nicht mehr koordiniert werden kann, entstehen würden.

Dieses Ausführungsbeispiel zeigt die erfindungsgemäß® zentrale Zu- und Abschaltung der Betriebsspannungsversorgung von funktionell zusammenwirkenden Kraftfahrzeugaggregaten. Darüber hinaus wird die einfache Überwachbarkeit, die differenzierte Fehlererkennung und die erhöhte Sicherheit bei der erfindungsgemäßen Betriebsspannungsversorgung von Kraftfahrzeugaggregaten verdeutlicht.

Claims

1. Sicherheitsschaltung in Kraftfahrzeugen mit einer Betriebsspannungsquelle zur Versorgung von Kraftfahrzeugaggregaten dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Versorgungsleitung einer Gruppe von funktionell zusammenwirkenden Kraftfahrzeugaggregaten über einen mittels einer Steuerleitung steuerbaren Zentralschalter mit der Betriebsspannungsquelle verbunden ist, wenn mindestens ein erstes Kraftfahrzeugaggregat dieser Gruppe angesteuert ist, und von der Betriebsspannungsquelle getrennt ist, wenn kein Kraftfahrzeugaggregat dieser Gruppe mehr angesteuert ist.

2. Sicherheitsschaltung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung der Versorgungsleitung und der Steuerleitung auf Plausibilität geprüft werden.

3. Sicherheitsschaltung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die funktionell zusammenwirkenden Kraftfahrzeugaggregate elektrische Aggregate der Brennkraftmaschine sind, die Spannungsversorgung der Steuerleitung vom Zündschloßschalter abhängt und der Zentralschalter ein Relais ist.