DE60207963T2

DE60207963T2 - Fehlererkennungsvorrichtung für Relais

Info

Publication number: DE60207963T2
Application number: DE60207963T
Authority: DE
Inventors: Fukami Kariya-shi Imai; Hisaaki Kariya-shi Wakao
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: US20030080746A1; US7038895B2; EP1308975A1; DE60207963D1; JP2003139810A; EP1308975B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung des Vorliegens einer Funktionsstörung bzw. eines Störzustands bei einem Relais und betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Erfassung des Vorliegens eines Störzustands bei einem im Rahmen einer Steuereinrichtung für eine Antriebskraft-Übertragungseinrichtung verwendeten Relais.
Bei einer Antriebskraft-Übertragungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit Allradantrieb findet eine Steuereinrichtung zur Aktivierung und Deaktivierung eines eingebauten oder extern vorgesehen Relais Verwendung. Die Antriebskraft-Übertragungseinrichtung umfasst hierbei einen Kupplungsmechanismus sowie eine elektromagnetische Spule bzw. Magnetspule zum Ein- und Auskuppeln der Kupplung.
Die Steuereinrichtung aktiviert das Relais und steuert das Durchschalten und Sperren eines Schalttransistors zur Steuerung des Betrags des der Magnetspule von einer Stromversorgung bzw. Stromquelle über das Relais zugeführten Stroms. Wenn die Magnetspule erregt wird, wird somit der Kupplungsmechanismus eingekuppelt, wodurch eine Drehmomentverteilung zur Erzielung eines Allradantriebs (Vierradantriebs) erfolgt.
Eine solche Steuereinrichtung stellt auch beim Einschalten eines Zündschalters (Stromversorgungsschalters) das Vorliegen einer Funktionsstörung bzw. eines Störzustands bei dem Relais fest. Die beim Einschalten des Zündschalters erfolgende Störzustandserfassung umfasst hierbei die Ermittlung, ob ein Relaiskontakt im geschlossenen Zustand verblieben ist (Schließ-Störzustandserfassung), was beinhaltet, dass das Relais klebt bzw. nicht abfällt, sowie die Ermittlung, ob das Relais im geöffneten Zustand verblieben ist (Öffnungs-Störzustandserfassung).
Während der Öffnungs-Störzustandserfassung nimmt die Steuereinrichtung eine einmalige Aktivierung und Deaktivierung des Relais vor, um auf diese Weise die Spannung bei mit dem Relais verbundenen Schaltungsanordnungen zu überprüfen und das Vorliegen eines Öffnungs-Störzustands zu erfassen. Bei Feststellung des Vorliegenes eines solchen Öffnungs-Störzustands werden dann umgehend Ausfallsicherheitsmaßnahmen getroffen.
Wenn hierbei jedoch nach einmaliger Aktivierung und Deaktivierung des Relais ein Kontaktausfall bzw. eine Kontaktstörung festgestellt wird und der Kontakt sich anschließend wieder normal verhält, erfolgt seitens der Steuereinrichtung eine fehlerhafte Feststellung des Vorliegens eines Relais-Störzustands.
Weiterhin ist aus der als nächstliegender Stand der Technik in Betracht gezogenen JP 60-254 530 ein Relais-Steuersystem zur Erfassung des Vorliegens eines Öffnungs-Störzustands bei einem Relais bekannt, bei dem das Relais bei dessen Aktivierung im geöffneten Zustand verbleibt. Dieses System umfasst eine Detektionseinheit, die eine mehrfache Wiederholung eines Erregungs- oder Einschaltvorgangs zur wiederholten Aktivierung des Relais mit einer gewissen Häufigkeit herbeiführt, sowie einen Zähler zur Zählung der Anzahl von Einschaltversuchen zur Erregung des betreffenden Relais, sodass in Abhängigkeit von dem Ergebnis der wiederholten Einschaltung festgestellt werden kann, ob das Relais erfolgreich von einer Stellung in eine andere umgeschaltet worden ist. Die Detektionseinheit erfasst hierbei das Vorliegen eines Öffnungs-Störzustands im Rahmen der intermittierenden Erregung des Relais, wenn wiederholt festgestellt worden ist, dass die Kontakte des Relais im geöffneten Zustand verblieben sind.
Ferner ist aus der EP 0 298 718 eine Relaisschaltung mit einem Impulsgenerator zum Schließen der Kontakte bekannt, bei der die Bewegung der beweglichen Relaiskontakte überwacht wird, indem eine den Schaltvorgang beim Schließen der beweglichen Kontakte und der Festkontakte angebende Spannung überprüft wird. Zur Erzielung einer wiederholten Betätigung des Relais durch mehrfache Relaisaktivierung wird außerdem unter spezifischen Bedingungen ein Impulssignal an das Relais angelegt, um dem Relais ein Ansprechen auf die Aktivierungssignale zu ermöglichen.
Darüber hinaus ist aus der DE 98 03 851 eine Überwachung eines Schaltmittels in Form eines Relais bekannt, bei der eine Spannung im Rahmen eines oberen und unteren Grenzwertes als Ausgangsspannung des zu überwachenden Relais festgelegt wird. Wenn die in einem Kondensator akkumulierte Ausgangsspannung in diesem vorgegebenen Bereich liegt, wird von einer Fehlfunktion des Relais ausgegangen. Der Kondensator wird somit mit einer Spannung beaufschlagt, sodass in Abhängigkeit von den Schaltzuständen des Relais eine spezifische Aufladung oder Entladung des Kondensators erhalten wird. Auf diese Weise gibt die Ladespannung des Kondensators den Relaisbetrieb wieder und zeigt damit auch das Auftreten einer Fehlfunktion des Relais an.
Außerdem ist aus der US 4 821 604 ein Allrad-Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine Ölpumpe auf der Basis der Relativdrehung einer mit den Vorderrädern verbundenen ersten Welle und einer mit den Hinterrädern verbundenen zweiten Welle aktiviert wird. Der Förderdruck der Ölpumpe wird von einem elektromagnetischen Drosselventil in Abhängigkeit von der Fahrweise bzw. dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs gesteuert. Hierbei ist eine Solenoid-Treiberschaltung über eine Schnittstelle mit einer Steuereinrichtung in Form eines Mikrocomputers zur Steuerung des dem Solenoiden des elektromagnetischen Drosselventils zuzuführenden Stroms verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Erfassung eines Relais-Störzustands anzugeben, durch die sich eine fehlerhafte Beurteilung eines Relaiszustands verringern lässt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Erfassung des Vorliegens eines Öffnungs-Störzustands bei einem Relais gemäß den Patentansprüchen gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung des Vorliegens eines Öffnungs-Störzustands bei einem Relais, bei dem das Relais bei dessen Aktivierung im geöffneten Zustand verbleibt, umfasst eine Detektionseinheit, die den Zählwert eines Zählers inkrementiert, wenn die Ausgangsspannung des Relais unter einer ersten Schwellenspannung liegt, die Beurteilung trifft, dass kein Öffnungs-Störzustand vorliegt, wenn der Zählwert nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer gleich einem zweiten Schwellenwert oder kleiner ist, und das Relais deaktiviert und aktiviert, wenn der Zählwert nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer größer als der zweite Schwellenwert ist. Hierbei trifft die Detektionseinheit die Beurteilung, dass ein Öffnungs-Störzustand bei dem Relais vorliegt, wenn das Relais mehrfach wiederholt deaktiviert und aktiviert worden ist, weil der Zählwert nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer jeweils größer als der zweite Schwellenwert war.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit weiteren bevorzugten Aufgaben und erzielbaren Vorteilen anhand von bestimmten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit Allrad- bzw. Vierradantrieb,
2 ein schematisches Blockschaltbild einer Steuereinrichtung für die Antriebsübertragung bei einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 ein Ablaufdiagramm eines von der Steuereinrichtung gemäß 2 ausgeführten Störzustands-Erfassungsablaufs,
4 ein Ablaufdiagramm des von der Steuereinrichtung gemäß 2 ausgeführten Störzustands-Erfassungsablaufs,
5 ein Ablaufdiagramm des von der Steuereinrichtung gemäß 2 ausgeführten Störzustands-Erfassungsablaufs,
6 ein Steuerdiagramm, das Betrieb und Wirkungsweise der Steuereinrichtung gemäß 2 bei normaler Funktion des Relais veranschaulicht,
7 ein Steuerdiagramm, das Betrieb und Wirkungsweise der Steuereinrichtung gemäß 2 veranschaulicht, wenn das Relais im geschlossenen Zustand verbleibt bzw. klebt, und
8 ein Steuerdiagramm, das Betrieb und Wirkungsweise der Steuereinrichtung gemäß 2 veranschaulicht, wenn das Relais im geöffneten Zustand verbleibt und ein Öffnungs-Störzustand vorliegt.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen eine Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 näher beschrieben, die als Relaiszustands-Erfassungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dient. Diese Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung steuert eine Antriebskraft-Übertragungseinrichtung 17 in einem Kraftfahrzeug mit Frontantriebskonzept (FF) und zuschaltbarem Allradantrieb (Vierradantrieb).
Gemäß 1 umfasst ein Kraftfahrzeug 11 mit Allradantrieb (Vierradantrieb) eine Brennkraftmaschine 12 sowie ein sogenanntes Transaxle-Getriebe 13. Dieses Transaxle-Getriebe 13 umfasst ein Wechselgetriebe sowie ein Verteilergetriebe (die beide nicht dargestellt sind). Mit dem Transaxle-Getriebe 13 sind zwei Vorderachswellen 14 sowie eine Gelenkwelle 15 (Kardanwelle) verbunden. Mit den Vorderachswellen 14 sind jeweilige Vorderräder 16 verbunden. Eine Antriebskraft-Übertragungseinrichtung 17 (Kupplung) ist mit der Gelenkwelle 15 verbunden. Mit der Antriebskraft- Übertragungseinrichtung 17 ist wiederum ein Hinterachsdifferential 19 über eine (nicht dargestellte) Ausgleichskegelradwelle verbunden. Mit dem Hinterachsdifferential 19 sind zwei Hinterachswellen 20 verbunden, mit denen wiederum ein jeweiliges Hinterrad 21 verbunden ist.
Die Antriebskraft bzw. das Antriebsmoment der Brennkraftmaschine 12 wird mit Hilfe des Transaxle-Getriebes 13 und der beiden Vorderachswellen 14 auf die beiden Vorderräder 16 übertragen. Wenn die Antriebskraft-Übertragungseinrichtung 17 die Gelenkwelle 15 mit der Ausgleichskegelradwelle zur Herbeiführung einer Drehmomentübertragung verbindet, wird die Antriebskraft bzw. das Antriebsmoment der Brennkraftmaschine 12 über die Gelenkwelle 15, die Ausgleichskegelradwelle, das Hinterachsdifferential 19 und die beiden Hinterachswellen 20 auf die beiden Hinterräder 21 übertragen.
Die Antriebskraft-Übertragungseinrichtung 17 umfasst einen elektromagnetischen Mehrscheiben- oder Lamellen-Nasskupplungsmechanismus 18. Dieser elektromagnetische Kupplungsmechanismus 18 umfasst eine Vielzahl von (nicht dargestellten) Kupplungsscheiben bzw. Lamellen, die miteinander in einen selektiven Reibeingriff treten. Wenn eine in dem elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 18 angeordnete und nachstehend vereinfacht als Magnetspule bezeichnete elektromagnetische Spule L0 (siehe 2) von der Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 mit Strom beaufschlagt wird, treten die Kupplungsscheiben bzw. Lamellen miteinander in einen Reibeingriff, wodurch auf die Hinterräder 21 ein Drehmoment übertragen und auf diese Weise ein Vierrad- bzw. Allradantrieb herbeigeführt werden. Wenn die Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 die Stromzufuhr zu dem elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 18 unterbricht bzw. beendet, werden die Kupplungsscheiben oder Lamellen wieder voneinander getrennt, wodurch die Drehmomentübertragung auf die Hinterräder 21 unterbrochen wird und der Antrieb nur noch über die Vorderräder 16 erfolgt.
Die von jeder Kupplungsscheibe bzw. Lamelle ausgeübte Reibungskraft vergrößert und verringert sich in Abhängigkeit von dem Betrag des der Magnetspule L0 des elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 18 zugeführten Stroms. Hierdurch wird das auf die Hinterräder 21 übertragene Drehmoment eingestellt, d.h., die erzwungene Kraftübertragung auf die Hinterräder 21 (bzw. die Reibeingriffskraft des elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 18) wird in Abhängigkeit von dem Betrag des zugeführten Stroms eingestellt. Über die Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 erfolgt somit die Wahl des Allradantriebs (Vierradantriebs) oder Zweiradantriebs (Frontantriebs) und die Steuerung der Antriebskraftverteilung (Drehmomentverteilung) zwischen den Vorderrädern 16 und den Hinterrädern 21 bei Allradantrieb.
Wie in 2 veranschaulicht ist, umfasst die Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 (4WD-ECU 42) einen als Relais-Steuereinheit dienenden Mikrocomputer 50, ein Relais 51, ein Entstörfilter 52 sowie eine Ansteuerschaltung 53.
Der Mikrocomputer 50 umfasst eine Zentraleinheit (CPU), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festspeicher (ROM) sowie eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (die nicht dargestellt sind). In dem Festspeicher sind verschiedene Arten von Steuerprogrammen, die von der Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 ausgeführt werden, sowie verschiedene Arten von Daten und Kennfeldern gespeichert. Die Kennfelder werden hierbei entsprechend dem Fahrzeugtyp aus experimentell erhaltenen Werten sowie logischen Berechnungen vorher erstellt. In dem Direktzugriffsspeicher sind Daten gespeichert, die von der Zentraleinheit zur Ausführung von auch ein Relaisstörzustands-Erfassungsprogramm umfassenden Steuerprogrammen benötigt werden.
Mit dem Mikrocomputer 50 (d.h., dem Eingang der Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle) sind eingangsseitig Radgeschwindigkeitssensoren 60 (Raddrehzahlsensoren) sowie ein Drosselklappen-Winkelsensor 61 verbunden. Eine (nicht dargestellte) Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine (Motorsteuereinrichtung) ist mit dem Ausgang der Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 (d.h., dem Ausgang der Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle des Mikrocomputers 50) verbunden.
Die Fahrzeugräder 16, 21 sind jeweils mit einem der Radgeschwindigkeitssensoren 60 zur Erfassung der Geschwindigkeit (Drehzahl) des zugehörigen Rades versehen (die nachstehend als Radgeschwindigkeit bezeichnet wird). Der Drosselklappen-Winkelsensor 61 ist mit einer (nicht dargestellten) Drosselklappe zur Erfassung der Winkelstellung der Drosselklappe (d.h., des Betätigungsausmaßes eines von einem Fahrer betätigten Fahrpedals) verbunden.
Auf der Basis der von den Sensoren 60, 61 erhaltenen Signale stellt dann der Mikrocomputer 50 fest, ob der Fahrbetrieb des Fahrzeugs in einem Normalzustand erfolgt, und berechnet einen entsprechenden Stromsollwert.
Das Entstörfilter 52 umfasst eine Spule L sowie einen Kondensator C. Eine Batterie B des Kraftfahrzeugs ist mit einer eine Sicherung F, das Relais 51, die Spule L des Entstörfilters 52, die Magnetspule L0 sowie einen Transistor FET umfassenden Reihenschaltung verbunden. Ein Knotenpunkt N1 zwischen der Spule L und der Magnetspule L0 liegt hierbei über den Kondensator C an Masse. Eine Freilaufdiode D ist zwischen den zwischen der Spule L und der Magnetspule L0 liegenden Knotenpunkt N1 und einen zwischen der Magnetspule L0 und dem Transistor FET liegenden Knotenpunkt N2 geschaltet.
Wenn ein zwischen die Batterie B und den Mikrocomputer 50 geschalteter Zündschalter IG eingeschaltet wird, wird der Mikrocomputer 50 über die Batterie B mit Strom versorgt, woraufhin der Mikrocomputer 50 verschiedene Arten von Steuerprogrammen ausführt. Ein Analog/Digital-Eingabekanal 50a des Mikrocomputers 50 ist hierbei mit einem zwischen dem Relais 51 und der Spule L liegenden Knotenpunkt N3 verbunden. Der Mikrocomputer 50 erfasst somit über den Analog/Digital-Eingabekanal 50a die Spannung am Knotenpunkt N3 (d.h., die Versorgungsspannung VB (von z.B. 14 V) bzw. die Relais-Ausgangsspannung).
Der Mikrocomputer 50 führt der Ansteuerschaltung 53 ein Stromsollwertsignal zu. Zur Steuerung des Betrages des der Magnetspule L0 in Abhängigkeit von dem Stromsollwertsignal zugeführten Stroms steuert die Ansteuerschaltung 53 sodann das Durchschalten und Sperren des Transistors FET (im Rahmen einer pulsdauermodulierten PDM-Steuerung). Auf diese Weise werden der Betrag des der Magnetspule L0 zugeführten Stroms und damit die Verteilung der Antriebskraft auf die Vorderräder und Hinterräder variabel gesteuert.
Nachstehend werden Betrieb und Wirkungsweise der Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 im einzelnen beschrieben. Beim Einschalten des Zündschalters IG führt die Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 das Relaisstörzustands-Erfassungsprogramm durch.
Gemäß 3 führt hierbei der Mikrocomputer 50 in einem Schritt S10 (Schritte sind nachstehend durch "S" gekennzeichnet) Initialisierungsvorgänge in Form von verschiedenen Arten von Computerinitialisierungen, sowie eine Überprüfung des Direktzugriffsspeichers, des Festspeichers sowie von Registern durch.
Der Mikrocomputer 50 führt sodann einen Relaisstörzustands-Ermittlungsablauf (S20) aus, bei dem festgestellt wird, ob ein Relais-Störzustand vorliegt. Wenn hierbei das Vorliegen eines Relais-Störzustands festgestellt wird, setzt der Mikrocomputer 50 ein Relaisstörzustands-Feststellungszeichen auf "1".
Sodann nimmt der Mikrocomputer 50 eine Inkrementierung eines Systemaktivierungszählers vor (S30).
Anschließend ermittelt der Mikrocomputer 50, ob der Zählwert CO des Systemaktivierungszählers gleich einem vorgegebenen Wert KT oder größer ist (S40), d.h., der Mikrocomputer 50 stellt fest, ob eine vorgegebene Zeitdauer abgelaufen ist.
Wenn der Zählwert CO den vorgegebenen Wert KT erreicht hat oder größer ist, ermittelt der Mikrocomputer 50, ob ein Relais-Störzustand vorliegt, d.h., ob das Relaisstörzustands-Feststellungszeichen auf "1" gesetzt ist (S50).
Wenn das Relaisstörzustands-Feststellungszeichen nicht auf "1" gesetzt ist, führt der Mikrocomputer 50 eine normale Steuerung durch (S60), d.h., auf der Basis der von den Sensoren 60, 61 erhaltenen Messergebnisse wählt der Mikrocomputer 50 den Allradantrieb (Vierradantrieb) oder Zweiradantrieb (Frontantrieb) aus und steuert bei Allradantrieb die Antriebskraftverteilung (Drehmomentverteilung) zwischen den Vorderrädern 16 und den Hinterrädern 21.
Wenn dagegen das Relaisstörzustands-Feststellungszeichen auf "1" gesetzt ist, führt der Mikrocomputer 50 einen Ausfallsicherheitsablauf aus (S70), d.h., der Mikrocomputer 50 unterbindet eine Aktivierung des Relais 51 und eine Erregung der Magnetspule L0 zur Aufrechterhaltung des Zweirad-Antriebszustands (Frontantriebszustands).
Auf die Schritte S10 und S20 wird nachstehend näher eingegangen.
Die 4 und 5 zeigen Ablaufdiagramme, die im wesentlichen ein Unterprogramm für den Relaisstörzustands-Ermittlungsablauf gemäß Schritt S20 veranschaulichen. Das Ablaufdiagramm gemäß 4 umfasst außerdem den Ablauf des Schrittes S10.
Nach dem Einschalten des Zündschalters IG wartet der Mikrocomputer 50 die Hochzählung (eines nicht dargestellten) Zählers bis zum Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer T1 ab (S100). Diese vorgegebene Zeitdauer T1 stellt die Initialisierungsverarbeitungsperiode gemäß Schritt S10 dar.
Wenn der Mikrocomputer 50 den Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T1 erkannt hat, aktiviert er den Transistor FET (S201).
Nach der Aktivierung bzw. Durchschaltung des Transistors FET wartet der Mikrocomputer 50 wiederum eine Hochzählung des (nicht dargestellten) Zählers bis zum Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer T2 ab.
Nach dem Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T2 sperrt der Mikrocomputer 50 den Transistor FET (S203). Die vorgegebene Zeitdauer T2 ist derart festgelegt, dass sie zur Entladung des Kondensators C des Entstörfilters 52 ausreicht (Kondensator-Entladezeit), d.h., die vorgegebene Zeitdauer T2 stellt eine zur Entladung des Kondensators C im Abschaltzustand des Zündschalters IG eingestellte Zeitdauer dar.
Nach dem Sperren des Transistors FET wartet der Mikrocomputer 50 eine weitere Hochzählung des (nicht dargestellten) Zählers bis zum Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer T3 ab (S204), d.h., nach dem Sperren des Transistors FET wird ein Relaisstörzustands-Überprüfungszähler des Mikrocomputers 50 angesteuert. Der Zählwert CB dieses Relaisstörzustands-Überprüfungszählers erhöht sich hierbei, wenn die Versorgungsspannung VB gleich einer Schließstörzustands- oder Klebezustands-Schwellenspannung VH (von z.B. 9 V) oder größer ist, die vorzugsweise im Bereich der Versorgungsspannung VB liegt. Die vorgegebene Zeitdauer T3 stellt somit eine Relaisschließstörzustands-Überprüfungszeit dar und ist auf eine Zeitdauer eingestellt, die für einen Anstieg der Versorgungsspannung VB von 0 V auf einen die Schließstörzustands- oder Klebezustands-Schwellenspannung VH übersteigenden Wert ausreicht, wenn das Relais im Schließzustand verbleibt bzw. klebt. Der Relaisstörzustands-Überprüfungszähler wird nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T3 zurückgestellt, woraufhin der Ablauf auf einen folgenden Schritt S205 übergeht.
Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T3 ermittelt der Mikrocomputer 50, ob der Zählwert CB des Relaisstörzustands-Überprüfungszählers gleich einem Schwellenwert Kiel oder kleiner ist (S205). Wenn der Zählwert CB größer als der Schwellenwert KTe1 ist, stellt der Mikrocomputer 50 fest, dass das Relais 51 im Schließzustand verblieben ist bzw. klebt und geht auf einen Schritt S212 über, d.h., der Mikrocomputer 50 stellt einen Schließ-Störzustand bzw. ein Kleben des Relais 51 fest, wenn die Versorgungsspannung VB während der vorgegebenen Zeitdauer T3 gleich der oder größer als die Schließstörzustands- oder Klebezustands-Schwellenspannung VH bleibt, obwohl das Relais nicht aktiviert worden ist.
Wenn dagegen der Zählwert CB des Relaisstörzustands-Überprüfungszählers gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert KTe1 ist, trifft der Mikrocomputer 50 die Feststellung, dass das Relais 51 nicht im Schließzustand verblieben ist bzw. klebt und geht auf einen Schritt S206 über.
Im Schritt S206 nimmt der Mikrocomputer 50 dann eine Aktivierung des Relais 51 vor.
Nach dieser Aktivierung des Relais 51 wartet der Mikrocomputer 50 die Hochzählung eines (nicht dargestellten) Zählers bis zum Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer T4 ab (S207), d.h., in diesem Fall wird der Relaisstörzustands-Überprüfungszähler nach der Aktivierung des Relais 51 aktiviert. Hierbei erhöht sich der Zählwert CB des Relaisstörzustands-Überprüfungszählers, wenn die Versorgungsspannung VB gleich einer oder kleiner als eine Öffnungsstörzustands-Überprüfungsschwellenspannung VL (von z.B. 2 V) ist, die vorzugsweise im Bereich von 0 V liegt. Die vorgegebene Zeitdauer T4 stellt somit eine Relaisöffnungsstörzustands-Überprüfungszeit dar. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T4 wird der Relaisstörzustands-Überprüfungszähler zurückgestellt, woraufhin der Ablauf auf einen folgenden Schritt S208 übergeht.
Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T4 ermittelt der Mikrocomputer 50, ob der Zählwert CB des Störzustands-Überprüfungszählers größer als ein oder gleich einem Schwellenwert KTe2 ist (S208). Wenn der Zählwert CB kleiner als der oder gleich dem Schwellenwert KTe2 ist, trifft der Mikrocomputer 50 die Feststellung, dass kein Öffnungsstörzustand vorliegt und geht auf einen Schritt S213 über, d.h., wenn die Versorgungsspannung VB während der vorgegebenen Zeitdauer T4 größer als die oder gleich der Öffnungsstörzustands-Überprüfungsschwellenspannung VL ist, trifft der Mikrocomputer 50 die Feststellung, dass kein Öffnungsstörzustand vorliegt. Wenn somit vom Mikrocomputer 50 die Feststellung getroffen wird, dass weder ein Schließstörzustand bzw. Klebezustand noch ein Öffnungsstörzustand des Relais 51 vorliegen, wird auf den Schritt S213 übergegangen.
Wenn dagegen der Zählwert CB größer als der Schwellenwert KTe2 ist, trifft der Mikrocomputer 50 die Feststellung, dass das Relais 51 wahrscheinlich im geöffneten Zustand verblieben ist, und geht auf einen Schritt S209 über.
Im Schritt S209 nimmt der Mikrocomputer 50 dann eine Deaktivierung des Relais 51 vor.
Wenn das Relais 51 deaktiviert ist, führt ein AUS-EIN-Zähler K des Mikrocomputers 50 sodann einen Zählvorgang durch (S210). Der AUS-EIN-Zähler K stellt somit einen Einschaltversuchs-Wiederholzähler für das Relais dar, der als Akkumulationszähler dient, d.h., bei jedem Durchlaufen der von den Schritten S206 bis S211 gebildeten Schleife führt der AUS-EIN-Zähler K einen Zählvorgang zur Akkumulation des Zählwertes durch. Wenn z.B. die erste Ausführung des Schrittes S210 nach einer einmaligen Aktivierung und Deaktivierung des Relais 51 erfolgt, führt der AUS-EIN-Zähler einen Zählvorgang bis zum Erreichen eines Zählwerts KT5 durch. Bei der zweiten Ausführung des Schrittes S210 führt dann der AUS-EIN-Zähler einen mit dem Zählwert KT5 beginnenden Zählvorgang bis zum Erreichen eines Zählwertes KT6 durch. Bei der weiteren dritten Ausführung des Schrittes S210 führt der AUS-EIN-Zähler sodann einen mit dem Zählwert KT6 beginnenden Zählvorgang bis zum Erreichen eines Zählwertes KT7 durch.
Nach einer ersten bzw. einmaligen Aktivierung und Deaktivierung des Relais 51 zählt der AUS-EIN-Zähler K auf diese Weise die Anzahl der wiederholten Versuche zur Aktivierung und Deaktivierung des Relais 51. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese Wiederholzahl auf den Wert 2 festgelegt, d.h., der Zählwert KT5 des Einschaltversuchs-Wiederholzählers des Relais bezeichnet die Wiederholzahl 1, während der Zählwert KT6 die Wiederholzahl 2 bezeichnet.
Der Mikrocomputer 50 ermittelt sodann in einem Schritt S211, ob der Zählwert des AUS-EIN-Zählers K größer als ein Bezugswert N (in diesem Fall 2) ist. Wenn hierbei der Zählwert des AUS-EIN-Zählers K den Bezugswert N nicht übersteigt, geht der Mikrocomputer 50 auf den Schritt S206 über. Wenn dagegen der Zählwert des AUS-EIN-Zählers K größer als der Bezugswert N ist, geht der Mikrocomputer 50 auf einen Schritt S212 über.
Im Schritt S212 setzt der Mikrocomputer 50 zur Ausführung des Ausfallsicherheitsablaufs das Relaisstörzustands-Feststellungszeichen auf "1" und beendet sodann das Unterprogramm.
Im Schritt S213 setzt der Mikrocomputer 50 das Relaisstörzustands-Feststellungszeichen zur Durchführung der normalen Steuerverarbeitung auf "0".
(1) Vorliegen einer normalen Funktion des Relais
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf das Steuerdiagramm gemäß 6 näher auf den Fall eingegangen, dass eine normale Funktion des Relais vorliegt.
Beim Einschalten des Zündschalters IG ist die Versorgungsspannung VB auf Grund der Aufladung des Kondensators C bis zum Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T1 relativ niedrig (S10, S100). Nach einmaligem Durchschalten und Sperren des Transistors FET (S201, S203) wird der Kondensator C entladen und die Versorgungsspannung VB fällt im Verlauf der vorgegebenen Zeitdauer T2 ab.
Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T3 (S204) stellt der Mikrocomputer 50 fest, dass der Zählwert CB des Relaisstörzustands-Überprüfungszählers kleiner als der oder gleich dem Schwellenwert KTe1 ist (S205) und aktiviert das Relais 51 (S206).
Nach der Aktivierung des Relais 51 ist die Versorgungsspannung VB bis zum Ablauf der Zeitdauer T4 größer als die oder gleich der Öffnungsstörzustands-Überprüfungsschwellenspannung VL, sodass der Relaisstörzustands-Überprüfungsschalter den Zählvorgang beendet und der Zählwert CB gleich bleibt. Demzufolge trifft der Mikrocomputer 50 die Feststellung, dass kein Öffnungs-Störzustand vorliegt (S208), setzt das Relaisstörzustands-Feststellungszeichen auf "0" und beendet das Unterprogramm (S213).
(2) Vorliegen eines Schließstörzustands bzw. Klebezustands des Relais
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf das Steuerdiagramm gemäß 7 näher auf den Fall des Vorliegens eines Schließstörzustands bzw. Klebezustands des Relais eingegangen.
Nach dem Einschalten des Zündschalters IG steigt die Versorgungsspannung VB bis zum Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T1 an (S10, S100). Nach einmaligem Durchschalten und Sperren des Transistors FET (S201, S203) fällt die Versorgungsspannung VB bis zum Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T2 auf 0 V ab. Sodann steigt die Versorgungsspannung VB nach dem Sperren des Transistors FET wieder an, bevor die vorgegebene Zeitdauer T3 abgelaufen ist.
Wenn das Relais 51 im Schließzustand verbleibt bzw. klebt, ist die Versorgungsspannung VB größer als die Schließstörzustands- oder Klebezustands-Schwellenspannung VH, sodass der Zählwert CB des Relaisstörzustands-Überprüfungszählers größer als der oder gleich dem Schwellenwert KTe1 ist. Demzufolge trifft der Mikrocomputer 50 die Feststellung, dass ein Schließstörzustand bzw. Klebezustand des Relais vorliegt, führt den Ausfallsicherheitsablauf aus, setzt das Relaisstörzustands-Feststellungszeichen auf "1" und beendet das Unterprogramm.
(3) Vorliegen eines Öffnungs-Störzustands des Relais
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 8 näher auf den Fall des Vorliegens eines Öffnungs-Störzustands des Relais eingegangen.
Beim Einschalten des Zündschalter IG ist die Versorgungsspannung VB auf Grund der Aufladung des Kondensators C bis zum Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T1 relativ niedrig (S10, S100). Durch einmaliges Durchschalten und Sperren des Transistors FET (S201, S203) wird der Kondensator C entladen, sodass die Versorgungsspannung VB abfällt.
Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T3 (S204) ist die Versorgungsspannung VB kleiner als die oder gleich der Schließstörzustands- oder Klebezustands-Schwellenspannung VH, sodass der Zählwert CB des Relaisstörzustands-Überprüfungszählers gleich bleibt und den Schwellenwert KTe1 nicht überschreitet. Der Mikrocomputer 50 stellt somit fest, dass das Relais 51 nicht im Schließzustand verblieben ist bzw. klebt und aktiviert das Relais 51 (S206).
Wenn bei dem Relais 51 nach seiner Aktivierung ein Öffnungs-Störzustand vorliegt, ist die Versorgungsspannung VB auch nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer T4 nicht angestiegen und bleibt kleiner als die oder gleich der Öffnungsstörzustands-Überprüfungsschwellenspannung VL, sodass sich der Zählwert CB des Relaisstörzustands-Überprüfungszählers erhöht. Wenn der Zählwert CB hierbei den Schwellenwert KTe2 überschreitet, trifft der Mikrocomputer 50 die Feststellung, dass ein Öffnungs-Störzustand aufgetreten sein kann (S208), und nimmt eine Deaktivierung des Relais 51 vor (S209). Dies hat zur Folge, dass der AUS-EIN-Zähler K einen Zählvorgang bis zum Erreichen des Zählwertes KT5 durchführt.
Der Mikrocomputer 50 führt sodann eine erste Überprüfung für die Ermittlung durch, ob der Zählwert des AUS-EIN-Zählers K größer als der Bezugswert N ist. Da der Zählwert des AUS-EIN-Zählers K durch KT5 gegeben ist, aktiviert der Mikrocomputer 50 das Relais 51 erneut zur Durchführung einer ersten Wiederholung.
Wenn der Öffnungs-Störzustand des Relais weiter andauert, stellt der Mikrocomputer 50 erneut fest, dass ein Öffnungs-Störzustand vorliegen könnte, und deaktiviert das Relais 51. Auf diese Weise führt der AUS-EIN-Zähler K einen weiteren Zählvorgang bis zum Erreichen des Zählwertes KT6 durch.
Sodann stellt der Mikrocomputer 50 im Rahmen einer zweiten Beurteilung fest, dass der Zählwert KT6 des AUS-EIN-Zählers K nicht größer als der Bezugswert N ist, sodass das Relais 51 zur Durchführung einer zweiten Wiederholung erneut aktiviert wird (S206).
Wenn der Öffnungs-Störzustand des Relais weiter andauert, trifft der Mikrocomputer 50 erneut die Feststellung, dass ein Öffnungs-Störzustand vorliegen könnte, und deaktiviert das Relais 51, sodass der AUS-EIN-Zähler K ausgehend von dem Zählwert KT6 einen weiteren Zählvorgang durchführt.
Wenn der Mikrocomputer 50 sodann bei einer dritten Beurteilung feststellt, dass der Zählwert des AUS-EIN-Zählers K größer als der Bezugswert N ist, wird die Feststellung getroffen, dass ein Öffnungs-Störzustand des Relais vorliegt, woraufhin das Relaisstörzustands-Feststellungszeichen auf "1" gesetzt wird (S212).
Wenn jedoch eine Aufhebung des Öffnungs-Störzustands des Relais 51 erfolgt und das Relais 51 in den Normalzustand zurückkehrt, bevor der Zählwert des AUS-EIN-Zählers K den Zählwert KT6 erreicht, steigt die Versorgungsspannung VB an und wird größer als die oder gleich der Öffnungsstörzustands-Überprüfungsschwellenspannung VL, sodass der Zählwert CB kleiner als der oder gleich dem Schwellenwert KTe2 ist (S208). Der Mikrocomputer 50 trifft dann die Feststellung, dass kein Öffnungs-Störzustand aufgetreten ist, woraufhin das Relaisstörzustands-Feststellungszeichen auf "0" gesetzt wird.
Die Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 gemäß dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel bietet somit folgende Vorteile:

(1) Die Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 wiederholt intermittierend die Aktivierung und Deaktivierung des Relais 51 mit einer gewissen Häufigkeit zur Erfassung des Vorliegens eines Öffnungs-Störzustands des Relais 51. Bei dieser wiederholten Aktivierung und Deaktivierung des Relais 51 stellt der Mikrocomputer 50 das Vorliegen eines Öffnungs-Störzustands auf der Basis des Zählwertes CB des Relaisstörzustands-Überprüfungszählers fest. Nach einer wiederholten Aktivierung des Relais 51 wird somit das Vorliegen eines Störzustands bei dem Relais 51 festgestellt, wenn die Versorgungsspannung VB größer als die oder gleich der Öffnungsstörzustands-Überprüfungsschwellenspannung VL ist. Wenn daher ein bei der ersten Überprüfung auftretender Kontaktausfall des Relais 51 zufälliger Natur ist und das Relais 51 während der zweiten Überprüfung in den Normalzustand zurückkehrt, erfolgt keine fehlerhafte Feststellung des Vorliegens eines Störzustands des Relais 51. Wenn dagegen die Anzahl der Wiederholungen einer Aktivierung des Relais den Wert 2 überschreitet und die Versorgungsspannung VB unter der Öffnungsstörzustands-Überprüfungsschwellenspannung VL liegt, trifft der Mikrocomputer 50 die Feststellung, dass ein Störzustand des Relais 51 vorliegt. Wenn somit ein dauernder Kontaktausfall des Relais 51 auftritt, wird das Vorliegen eines Störzustands des Relais 51 festgestellt.
(2) Die Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung 42 ermittelt das Vorliegen eines Störzustands des Relais 51 jeweils beim Einschalten des Zündschalters IG, sodass diese Störzustandsermittlung äußerst zuverlässig ist.
(3) Der Mikrocomputer 50 stellt das Vorliegen eines Störzustands des Relais 51 fest, wenn die Versorgungsspannung im deaktivierten Zustand des Relais 51 größer als die Schließstörzustands- oder Klebezustands-Schwellenspannung VH ist, bevor das Vorliegen eines Öffnungs-Störzustands überprüft wird. Auf diese Weise wird auch festgestellt, ob das Relais 51 im Schließzustand verblieben ist bzw. klebt.
(4) Der Mikrocomputer 50 schaltet den Transistor FET durch und entlädt den Kondensator C vor der Ermittlung des Vorliegens eines Störzustands bei dem Relais 51. Durch diese Entladung des Kondensators C vor der Vornahme der Ermittlung eines gegebenenfalls vorliegenden Störzustands des Relais 51 kann eine durch die Ladung des Kondensators C verursachte fehlerhafte Ermittlung während der Relais-Störzustandserfassung verhindert werden.

Für den Fachmann sollte ersichtlich sein, dass die Erfindung auch in anderer Weise ausführbar ist und insbesondere in der nachstehend näher beschriebenen Form ausgeführt werden kann.
Anstelle einer Ermittlung, ob die Wiederholzahl größer als der vorgegebene Bezugswert N ist, kann der Mikrocomputer 50 auch ermitteln, ob die Anzahl sämtlicher Aktivierungen und Deaktivierungen des Relais 51 einschließlich der ersten Aktivierung und Deaktivierung größer als ein vorgegebener Zahlenwert ist.
Ferner kann die Erfindung nicht nur bei der beschriebenen Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung der Antriebskraft-Übertragungseinrichtung 17 Verwendung finden, die bei einem Kraftfahrzeug mit Frontantrieb und zuschaltbarem Allradantrieb (Vierradantrieb) vorgesehen ist, sondern kann auch bei anderen Vorrichtungen und Geräten Anwendung finden, bei denen ein Relais gesteuert wird. So kann die Erfindung z.B. bei einer Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung einer Antriebskraft-Übertragungseinrichtung Anwendung finden, die bei einem Kraftfahrzeug mit Heckantrieb (FR) und zuschaltbarem Allradantrieb (Vierradantrieb) vorgesehen ist. Alternativ kann die Erfindung bei einer Antriebskraft-Verteilungssteuereinrichtung für eine Antriebskraft-Übertragungseinrichtung bei einem Kraftfahrzeug mit permanentem Allradantrieb bzw. Vierradantrieb (RR) Verwendung finden.
Anstelle einer Erfassung der Versorgungsspannung VB am Knotenpunkt N3 zwischen dem Relais 51 und der Spule L kann auch die Erfassung der Spannung an einem Anschluss der Magnetspule L0 in Betracht gezogen werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele Erläuterungszwecken dienen und keine Einschränkung der Erfindung darstellen.
Die vorstehend beschriebene Störzustands-Erfassungseinrichtung, durch die eine fehlerhafte Erfassung eines Öffnungs-Störzustands bei einem Relais (51) weitgehend verhindert wird, umfasst somit einen Mikrocomputer (50), der das Relais aktiviert und feststellt, ob die Ausgangsspannung des Relais unter einem Schwellenwert (VL) liegt. Wenn die Ausgangsspannung unter dem Schwellenwert liegt, wiederholt der Mikrocomputer die Aktivierung des Relais und die Beurteilung. Eine Detektionseinheit stellt dann das Vorliegen eines Öffnungs-Störzustands fest, wenn die Anzahl der Wiederholungen den Wert 2 überschreitet.

Claims

Vorrichtung zur Erfassung des Vorliegens eines Öffnungs-Störzustands bei einem Relais (51), bei dem das Relais bei dessen Aktivierung im geöffneten Zustand verbleibt, mit einer Detektionseinheit (50), die den Zählwert (CB) eines Zählers inkrementiert, wenn die Ausgangsspannung (VB) des Relais unter einer ersten Schwellenspannung (VL) liegt, die Beurteilung trifft, dass kein Öffnungs-Störzustand vorliegt, wenn der Zählwert nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer (T4) gleich einem zweiten Schwellenwert (KTe2) oder kleiner ist, und das Relais deaktiviert und aktiviert, wenn der Zählwert nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer größer als der zweite Schwellenwert ist, und die Beurteilung trifft, dass ein Öffnungs-Störzustand bei dem Relais vorliegt, wenn das Relais mehrfach wiederholt deaktiviert und aktiviert worden ist, weil der Zählwert nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer jeweils größer als der zweite Schwellenwert war.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Schwellenspannung (VL) in der Nähe von 0 V liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Detektionseinheit über einen Stromversorgungsschalter mit einer Stromversorgung verbunden ist und beurteilt, ob die Ausgangsspannung des Relais unter der ersten Schwellenspannung liegt, wenn der Stromversorgungsschalter aktiviert ist und der Detektionseinheit eine Versorgungsspannung zugeführt wird.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Detektionseinheit vor der ersten Aktivierung des Relais bei deaktiviertem Relais ermittelt, ob die Ausgangsspannung eine zweite Schwellenspannung (VH) überschreitet, und die Beurteilung trifft, dass eine Funktionsstörung des Relais vorliegt, wenn die Ausgangsspannung größer als die zweite Schwellenspannung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die erste Schwellenspannung in der Nähe von 0 V und die zweite Schwellenspannung in der Nähe der Versorgungsspannung liegen.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Relais zwischen eine Stromversorgung (B) und eine elektromagnetische Spule (L0) einer Antriebskraftübertragungseinrichtung (17) eines Kraftfahrzeugs (11) mit Allradantrieb geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Relais mit einer ein Entstörfilter (52), eine elektromagnetische Spule (L0) und ein Schaltelement (FET) umfassenden Reihenschaltung verbunden ist und der Detektionseinheit die an einem Knotenpunkt zwischen dem Entstörfilter und dem Relais auftretende Spannung als Ausgangsspannung des Relais zugeführt wird.