DE4224307C2 - Stelleinrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Stelleinrichtung für Kraftfahrzeuge

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Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einem Mikrorechner, der aufgrund von Eingangssignalen an einem digitalen Ausgang digitale Signale erzeugt, mit einem Digital/Analog-Wandler, der die digitalen Signale von dem digitalen Ausgang des Mikrorechners in analoge Signale umwandelt und mit einem Stellglied, daß mit dem analogen Ausgang des Digital/Analog-Wandlers verbunden ist und an die positive Bordspannung des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 260 346 A2 ist eine Stelleinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die einen Mikrorechner aufweist, der an seinem digitalen Ausgang, bestehend aus acht parallelen Ausgängen, digitale Werte zur Ansteuerung eines Stellgliedes erzeugt. Da für die Ansteuerung des Stellgliedes ein analoges Stellsignal erforderlich ist, ist in der Verbindung zwischen dem Mikrorechner und dem Stellglied ein Digital/Analog-Wandler angeordnet, der die digitalen Signale von dem digitalen Ausgang des Mikrorechners in analoge Signale umwandelt. Zur Spannungsversorgung ist das Stellglied zum einen an die positive Bordspannung und zum anderen an Masse angeschlossen.
Wie aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 35 803 A1 bekannt ist, benötigen Analog/Digital-Wandler wie auch Digital/Analog-Wandler eine Spannungsversorgung durch eine Referenzspannungsquelle mit einer vorbestimmten Sollspannung. Fehler in der Referenzspannung wirken sich unmittelbar auf die Ausgangswerte des Wandlers aus.
Bei den bekannten Einrichtungen, bei denen das Stellglied aus der positiven Bordspannung des Kraftfahrzeugs versorgt wird und der Wandler aus einer geregelten, stabilisierten Spannung versorgt wird, erweist sich als nachteilig, daß aufgrund der im Kraftfahrzeug unvermeidbaren Spannungsschwankungen, und insbesondere der vorliegenden, die Gleichspannung überlagernde Wechselspannung Fehlstellungen des Stellgliedes erzeugt werden, da das Stellglied auf die Schwankungen der Bordspannung reagiert und diese in Stellbewegungen umsetzt. Bei den bekannten Stelleinrichtungen werden Fehleinstellungen aufgrund von Schwankungen der Bordspannung des Kraftfahrzeugs nicht kompensiert oder durch Erzeugung einer besonders stabilen Referenzspannung, die dem Wandler zugeführt wird, noch verstärkt.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 39 05 664 A1 betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Sensor. Damit die Schaltungsanordnung mit dem Sensor in möglichst einfacher Weise eine weitgehende Korrektur der durch abweichende Kennlinien und/oder Exemplarstreuung bedingte Meßfehler gestattet, ist der Ausgang des Verstärkers über einen Analog/Digital-Wandler, eine digitale Korrekturschaltung, einen Digital/Analog-Wandler und eine Addierschaltung mit dem Eingang des Verstärkers verbunden. Zur Spannungskorrektur wird dabei die Betriebsspannung als Referenzspannung für die Korrekturschaltung verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stelleinrichtung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei der auf einfache und kostengünstige Art und Weise vermieden wird, daß Schwankungen der Bordspannung zu nicht gewünschten Schwankungen in der Stellung des aus der Bordspannung versorgten Stellgliedes führen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Digital/Analog-Wandler zur Kompensation der durch Schwankungen der positiven Bordspannung des Kraftfahrzeugs erzeugten Schwankungen in der Stellung des Stellgliedes mit der positiven Bordspannung verbunden ist, die die Referenzspannung des Digital-Analog-Wandlers ist.
Es ist von Vorteil, daß der Digital/Analog-Wandler mit der positiven Bordspannung verbunden ist, die die Referenzspannung des Digital/Analog-Wandlers ist, weil somit auf einfache und kostengünstige Weise durch Schwankungen der Bordspannung des Kraftfahrzeugs erzeugte Schwankungen in der Stellung des Stellgliedes kompensiert werden, die den Komfort bei dem Betrieb des Kraftfahrzeugs einschränken können oder auch zu gefährlichen Situationen bei dem Betrieb des Kraftfahrzeugs führen können.
Dadurch, daß der digitale Ausgang des Mikrorechners eine Anzahl digitaler Ausgänge aufweist, daß jeder dieser digitalen Ausgänge mit je einem Steuereingang einer Schalteinrichtung verbunden ist, daß jede Schalteinrichtung zum einen mit der Fahrzeugmasse und zum anderen mit der positiven Bordspannung verbunden ist, daß der Ausgang jeder Schalteinrichtung mit der positiven Bordspannung oder der Fahrzeugmasse verbindbar ist und daß jeder Ausgang der Schalteinrichtung über einen Widerstand mit einem Summenpunkt und dem analogen Ausgang des Digital/Analog-Wandlers verbunden ist, ergibt sich der Vorteil einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführbarkeit der Stelleinrichtung, die aufgrund einer geringen Anzahl an Bauelementen eine hohe Zuverlässigkeit aufweist und Schwankungen in der Stellung des Stellgliedes, die durch Schwankungen der Bordspannung bedingt sind, sicher kompensiert.
Es ist von Vorteil, daß in der Verbindung zwischen dem Summenpunkt und dem analogen Ausgang ein Spannungsfolger angeordnet ist, so daß auf einfache und kostengünstige Weise erreicht wird, daß an dem analogen Ausgang des Digital/Analog-Wandlers ein analoges verstärktes Signal anliegt, das direkt für die Ansteuerung des Stellgliedes geeignet ist.
Es ist von Vorteil, daß die Stelleinrichtung Verwendung in Leuchtweitenregeleinrichtungen von Kraftfahrzeugen findet, weil somit Schwankungen in der Einstellung der Leuchtweite, die durch Schwankungen der Bordspannung des Kraftfahrzeugs bedingt sind, sicher vermieden werden und somit Sichtweitenverluste für den Fahrer und Blendungen des Gegenverkehrs zuverlässig vermieden werden. Zudem werden auf einfache Weise Schwankungen der Leuchtweite, die durch die die Bordspannung des Kraftfahrzeugs überlagernde Wechselspannungen erzeugt werden, zuverlässig kompensiert.
Es ist vorteilhaft, die Stelleinrichtung in Heizungsregeleinrichtung von Kraftfahrzeugen zu verwenden, da somit durch Schwankungen der Bordspannung bedingte Schwankungen bei der Beeinflussung der dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführten Wärmemenge zuverlässig vermieden werden können.
Dadurch, daß die Stelleinrichtung Verwendung in die Leistung eines Kraftfahrzeugs beeinflussenden Einrichtungen findet, ergibt sich der Vorteil eines besonders zuverlässigen und komfortablen Betriebs des Kraftfahrzeugs, bei dem durch Schwankungen der Bordspannung bedingte Schwankungen in der Ansteuerung der Drosselklappe zuverlässig vermieden werden, so daß derart bedingte, durch die Insassen des Kraftfahrzeugs registrierbare Schwankungen in der Leistungsabgabe des Motors vermieden werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Gleiche oder gleichwirkende Bauteile sind in allen Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung
Fig. 2 eine vereinfacht dargestellte Schaltungsanordnung eines Digital/Analog-Wandlers gemäß dem Erfindungsgegenstand
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung für Kraftfahrzeuge. Einem Mikrorechner (R) werden über Eingänge (E1, E2, E3, E4, . . .) digitale Eingangssignale zugeführt. Liegen die an den Eingängen (E1, E2, E3, E4, . . .) anliegenden Eingangssignale als analoge Signale vor, so werden diese durch Analog/Digital-Wandler (A1, A2, A3, . . .) in von dem Mikrorechner (R) verarbeitbare digitale Signale umgewandelt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann auch nur ein einziger Analog/Digital-Wandler (A) Anwendung finden.
Der Mikrorechner (R) ist zum einen mit der Fahrzeugmasse und zum anderen über einen Spannungsregler (S) mit der positiven Bordspannung (UB) des Kraftfahrzeugs verbunden. Der Spannungsregler (S) versorgt den Mikrorechner (R) dabei mit einer geregelten, stabilisierten Spannung. Zudem ist der Mikrorechner (R) mit einer Watch-Dog-Schaltung (W) versehen, die den Mikrorechner (R) auf korrekten Betrieb überprüft und Rücksetzsignale erzeugt, sobald ein fehlerhafter Betrieb auftritt. Die Watch-Dog-Schaltung (W) ist zum einen mit der Fahrzeugmasse und zum anderen zur Spannungsversorgung (hier nicht gezeigt) mit dem Spannungsregler (S) verbunden.
Der Mikrorechner (R) verarbeitet in Abhängigkeit eines vorgegebenen Programms die eingehenden Eingangssignale von den Eingängen (E1, E2, E3, E4, . . .) und erzeugt an seinem digitalen Ausgang (X) ein digitales Regel- oder Steuersignal zur Regelung oder Ansteuerung eines Stellgliedes (ST). Wird die Stelleinrichtung z. B. zum Betrieb eines Leuchtweitenreglers in Kraftfahrzeugen verwendet, so können an den Eingängen (E1, E2, E3, E4, . . .) z. B. Signale von den Achsgebern, ein Signal, das eine Aussage darüber enthält, ob das Licht eingeschaltet ist und z. B. ein Tachosignal anliegen.
Der digitale Ausgang (X) des Mikrorechners (R) ist über einen Digital/Analog-Wandler (D) und dessen analogen Ausgang (Y) mit dem Stellglied (ST) elektrisch leitend verbunden. Die Verwendung des Digital/Analog-Wandlers (D) ist erforderlich, da das Stellglied (ST) nur analoge Signale in entsprechende Stellsignale umsetzen kann. Zur Spannungsversorgung ist das Stellglied (ST) zum einen mit der Fahrzeugmasse und zum anderen mit der positiven Bordspannung (UB) elektrisch leitend verbunden.
Durch die Spannungsversorgung des Stellglieds (ST) aus der positiven Bordspannung (UB) erzeugt diese bei Schwankungen in der positiven Bordspannung (UB), z. B. aufgrund der Überlagerung der positiven Bordspannung (UB) durch Wechselspannungen, unerwünschte von den Schwankungen der positiven Bordspannung (UB) abhängige Stellbewegungen. Um eine Kompensation dieser unerwünschten Stellbewegungen zu erreichen, ist der Digital/Analog-Wandler (D) zum einen mit der Fahrzeugmasse und zum anderen mit der positiven Bordspannung (UB) verbunden und wird die positive Bordspannung (UB) als Referenzspannung für den Betrieb des Digital/Analog-Wandlers (D) verwendet.
Um zu einer besonders kostengünstigen und einfachen Stelleinrichtung zu gelangen, ist es von Vorteil, möglichst viele in Fig. 1 gezeigte Bauelemente in eine integrierte Schaltung aufzunehmen. Das Stellglied (ST) ist dabei in der Regel entfernt von dem Mikrorechner (R) und den anderen Bauteilen angeordnet.
Fig. 2 zeigt in vereinfachter Darstellung den Aufbau eines Digital/Analog-Wandlers (D) gemäß dem Erfindungsgegenstand. Der in Fig. 1 gekennzeichnete digitale Ausgang (X) des Mikrorechners (R) besteht, wie hier gezeigt, aus einer Anzahl einzelner digitaler Ausgänge (X1, X2, X3, . . .), die mit dem hier nicht gezeigten Mikrorechner (R) verbunden sind. An den digitalen Ausgängen (X1, X2, X3, . . .) stellt der Mikrorechner (R) digitale Ausgangssignale zur Verfügung. Beispielhaft kann der Mikrorechner (R) über acht digitale Ausgänge (X1, X2, X3, . . .) für eine Acht-Bit-Auflösung des Ausgangssignals verfügen. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann auch eine andere Anzahl der Ausgänge (X1, X2, X3, . . .) gewählt werden.
Jeder der digitalen Ausgänge (X1, X2, X3, . . .) ist mit je einem Steuereingang einer Schalteinrichtung (S1, S2, S3, . . .) verbunden und schaltet die jeweilige Schalteinrichtung (S1, S2, S3, . . .) je nach dem anliegenden digitalen Ausgangssignal um. Jede Schaltungseinrichtung (S1, S2, S3, . . .) ist zur Spannungsversorgung zum einen mit der Fahrzeugmasse und zum anderen mit der positiven Bordspannung (UB) verbunden. Der Ausgang jeder Schalteinrichtung (S1, S2, S3, . . .) ist dabei je nach anliegenden digitalen Signalen an den Steuereingängen mit der Fahrzeugmasse oder der positiven Bordspannung (UB) verbindbar. Jeder Ausgang der Schaltungseinrichtung (S1, S2, S3, . . .) ist über einen Widerstand (R1, R2, R3, . . .) mit einem Summenpunkt (SP) verbunden. Der Summenpunkt (SP) ist zudem über einen Abschlußwiderstand (AW) mit Masse verbunden. Die Widerstände (R1, R2, R3, . . .) weisen unterschiedliche Widerstandswerte auf. Zur Erzeugung eines analogen Ausgangssignals an dem Ausgang (Y) des Digital/Analog-Wandlers (D), das geeignet ist, direkt das hier nicht gezeigte Stellglied (ST) anzusteuern, ist zwischen dem Summenpunkt (SP) und dem analogen Ausgang (Y) ein Spannungsfolger (SF) angeordnet, der die analoge Spannung von dem Summenpunkt (SP) verstärkt. Bei der vereinfachten Darstellung des Digital/Analog-Wandlers (D) gemäß Fig. 2 wurden allgemein bekannte Zusatzbeschaltungen durch Widerstände und Kondensatoren für die Schalteinrichtungen (S1, S2, S3, . . .) und den Spannungsfolger (SF) fortgelassen.
Aufgrund der beschriebenen Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung schwankt das analoge Signal an dem Ausgang (Y) entsprechend den Schwankungen der positiven Bordspannung (UB). Wird das Stellglied (ST) aus der positiven Bordspannung (UB) mit Spannung versorgt und erzeugt die Stellungsänderung entsprechend den Schwankungen der positiven Bordspannung (UB), so wird durch Aufschalten des analogen Regelsignals an dem Ausgang (Y) eine Kompensation dieser ungewünschten Schwankungen in der Stellbewegung erreicht. Dies kann z. B. dann vorteilhaft erreicht werden, wenn das Stellglied (ST) z. B. ein Ist-Wert-Potentiometer aufweist, das die Stellung, z. B. eines durch einen Elektromotor verstellbaren Stellelements mißt, das Potentiometer an die positive Bordspannung (UB) angeschlossen ist und der Abgriff des Potentiometers mit dem analogen Signal von dem Ausgang (Y) verknüpft wird.
Eine besonders einfache und kostengünstige Ausführungsform kann erreicht werden, wenn die Schalteinrichtungen (S1, S2, S3, . . .) bipolare Transistoren sind.
Bezugszeichen
A, A1, A2, A3 Analog/Digital-Wandler
D Digital/Analog-Wandler
E1, E2, E3, E4 Eingänge
AW Abschlußwiderstand
R1, R2, R3, . . . Widerstand
S Spannungsregler
S1, S2, S3, . . . Schalteinrichtung
SF Spannungsfolger
SP Summenpunkt
ST Stellglied
UB positive Bordspannung
X, X1, X2, X3, . . . digitaler Ausgang
Y analoger Ausgang
W Watch-Dog-Schaltung
R Mikrorechner

Claims (8)

1. Stelleinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einem Mikrorechner (R), der aufgrund von Eingangssignalen an einem digitalen Ausgang (X) digitale Signale erzeugt, mit einem Digital/Analog-Wandler (D), der die digitalen Signale von dem digitalen Ausgang (X) des Mikrorechners (R) in analoge Signale umwandelt und mit einem Stellglied (ST), das mit dem analogen Ausgang (Y) des Digital/Analog-Wandlers (D) verbunden ist und an die positive Bordspannung (UB) des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Digital/Analog-Wandler (D), zur Kompensation der durch Schwankungen der positiven Bordspannung (UB) des Kraftfahrzeugs erzeugte Schwankungen in der Stellung des Stellgliedes (ST), mit der positiven Bordspannung (UB) verbunden ist, die die Referenzspannung des Digital/Analogwandlers (D) ist.
2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Ausgang (X) des Mikrorechners eine Anzahl digitaler Ausgänge (X1, X2, X3, . . .) aufweist, daß jeder dieser digitalen Ausgänge (X1, X2, X3, . . .) mit je einem Steuereingang einer Schalteinrichtung (S1, S2, S3, . . .) verbunden ist, daß jede Schalteinrichtung (S1, S2, S3, . . .) zum einen mit der Fahrzeugmasse und zum anderen mit der positiven Bordspannung (UB) verbunden ist, daß der Ausgang jeder Schalteinrichtung (S1, S2, S3, . . .) mit der positiven Bordspannung (UB) oder der Fahrzeugmasse verbindbar ist und daß jeder Ausgang der Schalteinrichtung (S1, S2, S3, . . .) über einen Widerstand (R1, R2, R3, . . .) mit einem Summenpunkt (SP) und dem analogen Ausgang (Y) des Digital/Analog-Wandlers (D) verbunden sind.
3. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen dem Summenpunkt (SP) und dem analogen Ausgang (Y) ein Spannungsfolger (SF) angeordnet ist.
4. Stelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Summenpunkt (SP) über einen hochohmigen Abschlußwiderstand (AW) mit der Fahrzeugmasse verbunden ist.
5. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (S1, S2, S3, . . .) bipolare Transistoren sind.
6. Stelleinrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in Leuchtweitenregeleinrichtungen von Kraftfahrzeugen.
7. Stelleinrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in Heizungsregeleinrichtungen von Kraftfahrzeugen.
8. Stelleinrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in die Leistung eines Kraftfahrzeugs beeinflussenden Einrichtungen.
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