DE4321157A1 - Elektronisches Steuergerät - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Steuergerät nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Steuergerät aus dem Artikel "Eigen­ diagnose von elektronischen Steuergeräten im Kraftfahrzeug", B. Przybyla, VDI Berichte Nr. 612, 1986, S. 361 bis 373 bekannt. Das dort vorgestellte Steuergerät enthält einen Mikrorechner, einen nichtflüchtigen Speicher (EPROM) und einen flüchtigen Speicher (CMOS-RAM). Weiterhin ist zur Erfassung von Sensorsignalen ange­ schlossener Sensoren ein Analog-Digital-Wandler sowie zur Ausgabe von Steuersignalen eine Endstufeneinheit vorgesehen. Die ange­ schlossenen Sensoren dienen zur Erfassung der Betriebsparameter einer Brennkraftmaschine, wie z. B. der angesaugten Luftmenge, der Motordrehzahl, der Motortemperatur, usw.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es automatisch bei Montage des Steuergerätes Bezugswerte, die für einen Ausgangs­ zustand des zu steuernden Systems charakteristisch sind, lernt. Damit wird eine Anpassung des Steuergerätes an die angeschlossenen Komponenten vorgenommen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Ge­ nauigkeit der zu erfassenden Sensorsignale während des laufenden Betriebes des Steuergerätes aus. Durch die erstmalige Abspeicherung der Bezugswerte für die Sensoren ist es möglich, im Laufe des Be­ triebes Alterungserscheinungen leichter zu erkennen. Dazu müssen lediglich die bei der Montage des Steuergerätes abgespeicherten Be­ zugswerte mit den aktuellen Bezugswerten bei dem gleichen Ausgangs­ zustand verglichen werden. Weiterhin vorteilhaft ist, daß die Fertigungstoleranzen für die Sensoren in einem gewissen Rahmen weiter gefaßt werden können, da ja die Bezugswerte für die einzelnen Sensoren separat erfaßt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Steuergerätes möglich. So ist es vorteilhaft, daß im oder am Steuergerät eine Kennung vorgesehen ist, die angibt, ob der mindestens eine Bezugswert für den Sensor abgespeichert ist, daß der Mikrorechner abfragt, ob die Kennung wirksam gesetzt ist, daß der Mikrorechner den Bezugswert nur dann selbst ermittelt und in den nichtflüchtigen Speicher einschreibt, wenn das Abfrageergebnis lautet, daß die Kennung nicht wirksam gesetzt ist. Dadurch wird es möglich zu verhindern, daß die Abspeicherung der Bezugswerte in einem dafür nicht vorgesehenen Betriebszustand des Steuergerätes stattfindet.

Weiterhin vorteilhaft ist, daß das Steuergerät Mittel enthält, die die Kennung nach Abspeicherung des Bezugswertes wirksam setzen. Da­ durch wird erreicht, daß das Steuergerät die Bezugswerte nur einmal z. B. beim Montagevorgang des Steuergeräts im Kraftfahrzeug ermittelt und abspeichert.

Ebenfalls vorteilhaft ist, daß der Mikrorechner die Kennung in den nichtflüchtigen Speicher einschreibt, nachdem er den Bezugswert ein­ gelesen und in den nichtflüchtigen Speicher eingeschrieben hat. Dazu ist kein zusätzlicher Schaltungsaufwand erforderlich. Der Mikro­ rechner kann sehr leicht abfragen, ob die Kennung gesetzt ist oder nicht.

Weiterhin vorteilhaft ist, daß die Kennung dadurch gesetzt wird, daß beim Einsteckvorgang des Steuergerätes in den zugehörigen Steckplatz eine elektrische Verbindung hergestellt oder gelöst wird, wobei die elektrische Verbindung erst nach einer bestimmten Zeitverzögerung wirksam oder unwirksam wird, so daß das Steuergerät während der Zeitverzögerung den mindestens einen Bezugswert einlesen kann. Da­ durch wird sichergestellt, daß die Abspeicherung der Bezugswerte beim Einsteckvorgang des Steuergerätes stattfindet und daß es von außen erkennbar wird, ob das Steuergerät erstmalig gesteckt wird oder nicht.

Ebenfalls vorteilhaft ist, daß die hergestellte oder gelöste Ver­ bindung auch nach Auszug des Steuergerätes aus dem Steckplatz und nachfolgender Wiedereinsetzung des Steuergerätes in den Steckplatz wirksam bleibt. Dadurch wird verhindert, daß das Steuergerät nach jedem Einsetzvorgang erneut die Bezugswerte einliest und abspeichert.

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die hergestellte oder gelöste elektrische Verbindung durch mechanische Einwirkung rückgängig ge­ macht werden kann, wobei der Ausgangszustand, wie er vor der ersten Montage des Steuergerätes vorlag, wiederhergestellt werden kann. Dadurch wird es dann erreicht, daß das Steuergerät erneut Be­ zugswerte lernen kann, z. B. nach Auswechslung eines Sensors, von dem noch keine Bezugswerte bekannt sind.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Steuer­ gerätes; Fig. 2 eine schematische Darstellung des Montagevorgangs des erfindungsgemäßen Steuergerätes; Fig. 3 ein Flußdiagramm für ein Programm zur Abarbeitung im Mikrorechner des erfindungsgemäßen Steuergerätes; Fig. 4A ein erstes Ausführungsbeispiel zur Lösung eines elektrischen Kontaktes während der Montage des Steuergerätes in einem Kraftfahrzeug; Fig. 4B ein zweites Ausführungsbeispiel zur Lösung eines elektrischen Kontaktes während der Montage des Steuer­ gerätes in ein Kraftfahrzeug und Fig. 5 ein zweites Flußdiagramm für ein Programm zur Abarbeitung im Mikrorechner des erfindungsge­ mäßen Steuergerätes.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 10 ein AIRBAG-Steuergerät für ein Kraftfahrzeug. Das Steuergerät 10 enthält einen Mikrorechner 11, ein RAM 12, ein ROM 13, ein EEPROM 14, sowie Ein-/Ausgabe-Schalt­ kreise 15. Im Mikrorechner 11 ist als Besonderheit ein PROM 16 ent­ halten. An das Steuergerät 10 sind Beschleunigungssensoren 17 ange­ schlossen. Weiterhin sind an das Steuergerät 10 Schaltendstufen 18 zur Zündung der Treibsätze für den Fahrer- und Beifahrer-AIRBAG vor­ gesehen. Als weiterer Sensor 21 ist ein Sitzbelegungs-Sensor 21 an den Mikrorechner 11 angeschlossen.

Der Sitzbelegungs-Sensor 21 besteht aus einem RC-Glied 20, 19. Der Einbauort des Sitzbelegungs-Sensors 21 ist der Beifahrersitz des Kraftfahrzeuges. Der Kondensator 19 ist als Plattenkondensator aus­ geführt, dessen Kapazität je nach Sitzbelegungszustand des Bei­ fahrersitzes schwankt. Die Kapazität des Plattenkondensators ändert sich somit merklich, sobald eine Person auf dem Beifahrersitz sitzt. Dem RC-Glied 20, 19 wird eine Wechselspannung fester Frequenz zuge­ führt. Die Wechselspannung kann z. B. mit Hilfe des Steuergerätes 10 erzeugt sein. Das Steuergerät 10 wertet während seines Betriebes das Signal des Sitzbelegungs-Sensors 21 hinsichtlich seiner Frequenz aus. Signalisieren die Beschleunigungssensoren 17 eine Unfall­ situation, so steuert der Mikrorechner 11 die Endstufen 18 zum Zünden der Treibsätze für den Fahrer- und Beifahrer-AIRBAG an. Dabei wird die Endstufe 18 zum Zünden des Treibsatzes für den Bei­ fahrer-AIRBAG nur dann geschaltet, wenn zuvor bei der Auswertung des Sitzbelegungs-Sensors 21 der Beifahrersitz als belegt erkannt wurde.

In Fig. 2 ist ein Montagevorgang des AIRBAG-Steuergerätes 10 darge­ stellt. Die Steckerleiste 32 des Steuergerätes 10 wird dabei in den zugehörigen Steckplatz 31 des Kraftfahrzeuges 30 eingesetzt. Dieser Vorgang findet am Schluß der Endmontage des Kraftfahrzeuges 30 statt. Sobald die Betriebsspannung durch Einstecken des Steuer­ gerätes an dem Steuergerät 10 anliegt, wird das Programm der Fig. 3 im Steuergerät 10 gestartet.

Nach dem Programmstart 40 liest der Mikrorechner ein Konfigurations­ wort aus dem PROM 16 aus. In Abfrage 42 ermittelt der Mikrorechner 11 sodann, ob in dem Konfigurationswort auch eine Kennung enthalten ist, die angibt, ob schon ein Bezugswert hinsichtlich der Frequenz des Signals des Sitzbelegungs-Sensors 21 für einen unbelegten Bei­ fahrersitz abgespeichert worden ist oder nicht. Ist dies der Fall, so wird das Programm im Programmschritt 46 beendet.

Ist dies nicht der Fall, so wird der EEPROM 14 im Programmschritt 43 gelöscht. Das Löschen des EEPROM 14, in dem die Bezugswerte einge­ tragen werden, hat den Zweck, daß z. B. bei einer Auswechslung des Sensors 21 nicht die Bezugswerte des vorherigen Sensors 21 auch für den neuen Sensor 21 übernommen werden. Es folgt dann im Programm­ schritt 44 die Messung der Frequenz des Wechselspannungssignals des Sitzbelegungs-Sensors 21. Während der Montagephase des AIRBAG-Steuergerätes 10 muß sichergestellt sein, daß der Beifahrer­ sitz unbesetzt ist, so daß der eingelesene Frequenzwert als Bezugs­ wert für einen unbelegten Sitz gelten kann. Die ermittelte Frequenz wird in den EEPROM 14 eingeschrieben. Anschließend wird im Programm­ schritt 45 in den PROM 16 durch Setzen eines oder mehrerer Bits eine Kennung eingeschrieben, die angibt, daß das Steuergerät 10 den Be­ zugswert für den Sitzbelegungs-Sensor 21 eingelesen hat. Danach wird das Programm im Programmschritt 46 beendet. Der Mikrorechner 11 be­ ginnt anschließend mit der Abarbeitung seines Steuerprogramms, welches der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.

In Fig. 4A und 4B sind zwei Ausführungsbeispiele für Anbauteile des Steuergerätes 10 dargestellt, die in die Steckerleiste 32 des Steuergerätes 10 integriert sind. Damit wird für Mikrorechner, die kein PROM aufweisen, auf mechanisch-elektrische Art und Weise ge­ währleistet, daß der Mikrorechner 11 beim Montagevorgang des Steuer­ gerätes 10 automatisch den Bezugswert für den Sitzbelegungs-Sensor 21 einliest und anschließend die Kennung, daß der Bezugswert abge­ speichert wurde, erzeugt.

In Fig. 4A bezeichnet die Bezugszahl 32 einen Teil der Stecker­ leiste des Steuergerätes 10. Als Anbauteil ist ein Kontaktblock 51 in die Steckerleiste 32 integriert. Der Kontaktblock 51 ist mit einer Spannung von seiten des Steuergerätes 10 aus be­ legt. An den Kontaktblock 51 ist ein Schieber 50 angebracht. Die Anbringung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur schematisch dargestellt. Der Schieber 50 ist über eine Verbindungsleitung 53 mit einem Kontaktstift 54 der Steckerleiste 32 verbunden. Beim Montage­ vorgang des Steuergerätes 10 stößt der Schieber 50 gegen eine Wandung des Steckplatzes 31 im Kraftfahrzeug 30. Er wird dann durch den Montagevorgang in Pfeilrichtung geschoben. Der Schiebevorgang geht so weit, bis die Nase 58 des Schiebers 50 in die Aussparung des Kontaktblocks 51 einrastet. Durch eine Isolierschicht 52 ist der Schieber 50 dann gegen den Kontaktblock 51 elektrisch isoliert.

Das Programm des Mikrorechners 11 für dieses Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt. Nach dem Programmstart 40 erfaßt der Mikro­ rechner 11 die Spannung am Kontaktstift 54. In der anschließenden Abfrage 61 prüft der Mikrorechner 11, ob die Spannung am Kontakt­ stift 54 der Spannung am Kontaktblock 51 entspricht. Ist dies nicht der Fall, so wertet der Mikrorechner 11 dies als Kennung dafür, daß das Steuergerät 10 schon einmal montiert worden ist, und er beendet das Programm im Programmschritt 46. Ist dies der Fall, so wird im Programmschritt 43 der EEPROM 14 gelöscht und der Programmschritt 44, wie zu Fig. 3 erläutert, ausgeführt. Danach wird ebenfalls das Programm im Programmschritt 46 beendet. Dadurch, daß das Steuergerät 10 langsam in den Steckplatz 31 eingeschoben wird, ist sicherge­ stellt, daß das Programm von Fig. 5 auf jeden Fall bis zum Ein­ rasten der Nase 58 in die Aussparung des Kontaktblocks 51 beendet ist.

Wird das Steuergerät 10 zu Wartungszwecken aus dem Steckplatz 31 ausgezogen, so bleibt der Schieber 50 eingerastet, und das Programm von Fig. 5 wird bei erneuter Montage des Steuergerätes 10 nach Ab­ frage 61 beendet.

Mit Hilfe eines mechanischen Werkzeuges ist es möglich, daß der Schieber 50 in seine ursprüngliche Ausgangslage zurückgebracht wird. Dies ist dafür sinnvoll, wenn z. B. ein neuer Beifahrersitz in das Kraftfahrzeug eingebaut wird und der Bezugswert des Sitzbelegungs­ sensors dieses Sitzes neu abgespeichert werden muß.

In Fig. 4B ist ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Anbauteil des Steuergerätes 10 dargestellt. Dabei greift ein mechanisch vor­ gespannter Kontaktstab 57 an der leitenden Fläche des Kontakt­ steckers 51 an. Der Kontaktstab 57 ist an ein Bimetall 56 ange­ bracht. Das Bimetall 56 ist über einen Kontaktsteg 55 mit der Steckerleiste 32 des Steuergerätes 10 verbunden. Sobald während der Montage des Steuergerätes 10 ein Strom durch das Bimetall 56 fließt, wird dieses erwärmt, und es verformt sich derart, daß der Kontakt­ stab 57 langsam angehoben wird. Schließlich gleitet der Kontaktstab 57 in die Rinne der isolierenden Schicht 52 des Kontaktblocks 51. Der Stromfluß durch das Bimetall 56 ist damit unterbrochen. Auch nach Abkühlung des Bimetalls verharrt der Kontaktstab 57 in der Rinne des Kontaktblocks 51, da er entsprechend vorgespannt ist. Zur Be­ zugswertabspeicherung kann das gleiche Programm, wie in Fig. 5 dar­ gestellt, verwendet werden. Dazu muß lediglich erwähnt werden, daß in diesem Fall der Kontaktsteg 55 zusammen mit dem Bimetall 56 und dem Kontaktstab 57 die Rolle der Verbindungsleitung 53 und der Nase 58 übernimmt.

Die vorbeschriebene Erfindung ist nicht auf die hier beschriebene Ausführungsform beschränkt. Sie kann immer dann eingesetzt werden, wenn Sensoren an ein Steuergerät angeschlossen werden, die eines gesonderten Abgleichs bedürfen. Als weitere Beispiele werden Potentiometer genannt, die eines Nullpunkt- bzw. Maximalwertab­ gleichs bedürfen. Derartige Potentiometer sind z. B. Last-Potentio­ meter, die zur Erfassung der Motorlast bei einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden oder auch Drosselklappen-Potentiometer, die zur Erfassung der Stellung der Drosselklappe bei einem Leistungssteuergerät für eine Brennkraft­ maschine dienen.

Als weiteres Beispiel sei die Reifenkontrolle durch Messung der Umfangsgeschwindigkeit genannt. Der Erstwert entspricht in diesem Fall dem Reifenneuwert, gegeben durch Reifenprofil und Reifendruck bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit.

Claims (8)

1. Elektronisches Steuergerät, insbesondere Kraftfahrzeug-Steuer­ gerät, mit einem Mikrorechner, mit mindestens einem nichtflüchtigen Speicher, und einer Ein-/Ausgabe-Schaltung, an die mindestens ein Sensor anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bezugswert für den mindestens einen Sensor (21) vorgesehen ist, der insbesondere für den Neuzustand des Sensors (21) und/oder des Bau­ teils zu dem der Sensor eine Meßgröße erfaßt, charakteristisch ist, daß der Mikrorechner (11) den mindestens einen Bezugswert in einem bestimmten Betriebszustand des Steuergerätes (10) selbst ermittelt, wobei er das Signal des mindestens einen Sensors (21) in dem be­ stimmten Betriebszustand erfaßt, und daß der Mikrorechner (21) den ermittelten Bezugswert in den nichtflüchtigen Speicher (14) ein­ schreibt.

2. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im oder am Steuergerät (10) eine Kennung vorgesehen ist, die angibt, ob der mindestens eine Bezugswert für den min­ destens einen Sensor (21) in den nichtflüchtigen Speicher (14) ein­ gespeichert ist, daß der Mikrorechner (11) abfragt, ob die Kennung wirksam gesetzt ist, daß der Mikrorechner (11) den mindestens einen Bezugswert nur dann selbst ermittelt und in den nichtflüchtigen Speicher (14) einschreibt, wenn das Abfrageergebnis lautet, daß die Kennung nicht wirksam gesetzt ist.

3. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steuergerät (10) Mittel enthält, die die Kennung nach Abspeicherung des Bezugswertes wirksam setzen.

4. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Mittel zur Wirksamsetzung der Kennung der Mikro­ rechner (11) in den mindestens einen nichtflüchtigen Speicher (14, 16) ein dementsprechendes Datenwort einschreibt.

5. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ihm ein elektronisches Programmiergerät zugeordnet ist, mit dessen Hilfe das Datenwort zur Wirksamsetzung der Kennung löschbar ist.

6. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Mittel zur Wirksamsetzung der Kennung beim Ein­ steckvorgang des Steuergerätes (10) in den zugehörigen Steckplatz (31) ein Zusatzbauteil am Steuergerät (10) eine elektrische Ver­ bindung mit einer bestimmten Zeitverzögerung herstellt oder löst.

7. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die hergestellte oder gelöste Verbindung auch nach Auszug des Steuergerätes (10) aus dem Steckplatz (31) und nach­ folgender Wiedereinsetzung in den Steckplatz (31) wirksam bleibt.

8. Elektronisches Steuergerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ihm ein mechanisches Werkzeug zugeordnet ist, mit dessen Hilfe die hergestellte oder gelöste Verbindung aufhebbar ist ohne eine zerstörerische Wirkung zu entfalten.