EP1740814A1 - Elektronische steuereinrichtung und verfahren zur steuerung des betriebs von kraftfahrzeugkomponenten - Google Patents

Elektronische steuereinrichtung und verfahren zur steuerung des betriebs von kraftfahrzeugkomponenten

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EP1740814A1
EP1740814A1 EP05731728A EP05731728A EP1740814A1 EP 1740814 A1 EP1740814 A1 EP 1740814A1 EP 05731728 A EP05731728 A EP 05731728A EP 05731728 A EP05731728 A EP 05731728A EP 1740814 A1 EP1740814 A1 EP 1740814A1
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EP
European Patent Office
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operating voltage
voltage
output stage
control device
microcontroller
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05731728A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johann Falter
Alfons Fisch
Marco Kick
Thomas Maier
Peter Skotzek
Norman Marenco
Ralf Förster
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Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic control device and a method for controlling the operation of motor vehicle components, in particular an internal combustion engine or a transmission of a motor vehicle.
  • control unit Such control devices and control methods are known per se and are implemented here by an electronic unit, usually referred to as a “control unit”, in which various control and / or monitoring functions for electronic or electrical components are combined.
  • microcontroller designates z.
  • An electronic program-controlled control device which typically has a CPU, a RAM, a ROM and I / O ports like a PC, but, unlike a PC, is designed for a very special application.
  • a microcontroller can also be implemented by a hard-wired or application-specific configurable electronic component (e.g. ASIC, FPGA etc.).
  • the components to be controlled by the control device can be, in addition to components that can be directly assigned to an internal combustion engine, such as a fuel pump, a Dros— selflap valve, a fuel ejector or a lambda probe are also other components of the vehicle.
  • sensor signals or measured variables required for control are input to the control device, eg. These relate to the crankshaft speed and position, the engine temperature, the intake air temperature and quantity, the accelerator pedal position, etc.
  • This list of the components to be controlled or sensed is by no means exhaustive and only serves to illustrate the multitude of conceivable functions of a control device.
  • a microcontroller or its 1 / O ports are usually not suitable for direct control of the vehicle components of interest here, these components are usually controlled by assigned output stages, which for this purpose receive corresponding control signals from the microcontroller on the input side and those on the output side Provide the voltages or currents required to activate and deactivate the components, for example the charge and discharge current of a piezo-actuated fuel injector.
  • the output stages are usually also supplied with a digital, so-called release signal, by means of which, depending on the release signal state, a “disable” or an “enable” activation is signaled.
  • release signal a digital, so-called release signal
  • such a release control device is part of a so-called monitoring unit, which monitors the correct operation of the microcontroller in order to take suitable measures in the event of a fault, for example resetting the microcontroller (reset) and / or using the release control device to set one or more of the release signals mentioned to the release signal state with which each assigned output stage is blocked or switched off.
  • Such a monitoring unit can be integrated in the microcontroller or arranged separately from it.
  • the function of such a monitoring unit is based, for example, on the fact that it assigns tasks to the microcontroller from time to time and uses the results returned by the microcontroller to determine whether the microcontroller is operating correctly or not.
  • monitoring unit exceeds a certain complexity, it makes economic sense in practice to implement this unit (as well as the microcontroller) in a different technology from the output stages, which are usually power output stages, namely expediently in a low voltage -Technology.
  • Release signals are provided for the relevant output stages (switch-off paths), can be designed multiple (redundant) for reasons of increased security. Furthermore, the ability to switch off output stages can be checked by means of the digital enable signals on the basis of a self-test in the inactive system state.
  • connection pins of a control device are exposed to voltages in the target environment, which are usually outside the operating voltage range specified for the logic circuits of the microcontroller and possibly the monitoring unit and can therefore in principle lead to malfunction or even destruction of these circuits.
  • the monitoring unit mentioned also takes on the task of overvoltage detection, the situation may arise that the monitored voltage itself exceeds the permissible operating voltage range of the monitoring unit, so that it is no longer possible to ensure that the output stages are set to the desired predetermined fault condition.
  • an enable signal is not converted to the disable state causing the associated output stage to be blocked, because the overvoltage ensures the proper functioning of the Monitoring unit or its release control device itself affected.
  • a “divided overvoltage monitoring” is used, namely with a first voltage monitoring device working in a first operating voltage range and with a second voltage monitoring device working in a second operating voltage range going beyond that.
  • This configuration allows one or more power amplifiers to be Failure of an overvoltage can be reliably put into the fault condition.
  • the operating voltage or voltages to be monitored by the control device are any voltages which are normally within the first permissible operating voltage range.
  • At least one supply voltage of a monitoring unit of the type mentioned at the outset is preferably monitored.
  • a control device component different from the monitoring unit in particular a microcontroller chip or a chip produced in a microelectronic technology comparable in terms of the operating voltages.
  • the first voltage monitoring device can, for. B. implemented in low-voltage technology (eg 3.3V and / or 5V). In practice, this results in the advantage that the exceeding of the predetermined first limit voltage can be determined particularly precisely because the circuit parts implemented in such a technology are usually only exposed to minor disturbances.
  • low-voltage technology eg 3.3V and / or 5V.
  • the first voltage monitoring device is integrated in a monitoring unit of the type mentioned at the outset, that is to say in particular is formed together with the other circuit parts of the monitoring unit in a common integrated circuit which can also include the microcontroller.
  • the second voltage monitoring device If the monitored operating voltage exceeds the first limit voltage to a certain extent, in particular exceeds the operating voltage range specified for the first voltage monitoring device, this is reliably detected by the second voltage monitoring device with a suitably selected second limit voltage.
  • the second limit voltage is preferably selected to be slightly greater than the first limit voltage, e.g. B. less than 10% larger.
  • an allowable operating voltage range up to 7V can be provided.
  • the first voltage monitoring device can then be used as a precisely defined first limit voltage, e.g. B. provide a voltage of 5.3V.
  • the second limit voltage is then to be selected in the range between 5.3V and 7V, for example at 5.6V. B. may have a permissible operating voltage range up to 36V.
  • the microcontroller and / or the monitoring unit and, on the other hand, the output stage are preferably designed as separate respective integrated circuits, and more preferably the second voltage monitoring device is designed in such a way that its operating voltage range includes the maximum operating voltage range of the output stage to be expected in the application in question.
  • the predetermined error state of the final stage can, for. B. consist of the power amplifier being switched off completely.
  • a release signal in the disable signal state is output to the relevant output stage or output stages in order to block activation of the controlled components (at least as long as the overvoltage is present and / or at least for a predetermined period of time).
  • a release control device of the type mentioned above is preferably integrated in the monitoring unit (watchdog) in a microelectronic manner, eg. B. in an ASIC in a low-voltage mixing technology for analog and digital circuit blocks.
  • This monitoring unit monitors the correct operation of the microcontroller and only provides the release signal in the release signal state in which the assigned end stage (s) can (can) be operated if a correct microcontroller operation is determined.
  • This monitoring unit can then advantageously also take over the function of the first voltage monitoring device, it being possible to provide a precise voltage reference for this (with a precision which, for example, generally does not reach in the output stages to be switched off) could be).
  • the switch-off paths which are present in the area of the monitoring unit can advantageously be used, for example by outputting a release signal which blocks the output stages.
  • the switch-off threshold (first limit voltage) can be selected in the range between the maximum operating voltage and the maximum permissible voltage at the monitoring unit ("Abs. Max. Rating").
  • the monitoring unit including the release control device in a common integrated circuit which is arranged separately from the microcontroller chip.
  • the output stage has a higher dielectric strength than the microcontroller or those circuit parts of the control device which are required to provide the release signal, the overvoltage-related failure in the area of the microcontroller and / or the monitoring unit and / or the release control device can nevertheless be reliably detected as long as the overvoltage does not cause the output stage to fail.
  • the latter can easily be ensured by dimensioning the voltage strength of the output stage (e.g. 36V), which in practice is often designed for the vehicle's electrical system voltage (e.g. 12V or 24V) plus a certain safety reserve got to.
  • control device If an overvoltage is detected, this can also be reported to logic circuit parts of the control device, in particular in particular to the microcontroller and / or a voltage supply unit with reset functions which, when the control device is started up, initially resets or starts the individual device components in a defined manner.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of a Mo ⁇ tor horrassis for controlling the operation of a ⁇ inspritzmotors a motor vehicle
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of an engine control device according to a further embodiment
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of an engine control device according to yet another embodiment.
  • FIG. 1 shows essential components of an engine control unit, designated overall by 10, for a gasoline direct injection engine of a motor vehicle.
  • the engine control device 10 has a microcontroller 12 in order to provide control signals (not shown) for controlling vehicle components to be controlled during operation of an internal combustion engine, in this example engine components.
  • power amplifiers 14-1 and 14-2 are also shown, by way of example, to which the control signals mentioned for activating and deactivating the components to be controlled are input in order to connect the connected components (here, for example, fuel injection system and throttle valve) with suitable control voltages or —To act upon stream.
  • connected components here, for example, fuel injection system and throttle valve
  • a monitoring unit 16 which communicates with the microcontroller 12 via a communication connection (not shown), in particular in order to monitor its proper operation and, depending on the result of this monitoring, for. B. to set digital enable signals for the power amplifiers 14-1 and 14-2 shown accordingly.
  • a first logical enable signal state “Low” (L) disables ("Disable") and a second logical enable signal state “High” (H) enables (“Enable”) the activation of the fuel injection system (via output stage 14-1) or the throttle valve (via output stage 14-2).
  • the output stages 14 for activating and deactivating the components to be controlled here the fuel injection system and the throttle valve, therefore work based on the respective control signal, taking into account a release signal input to the respective output stage 14.
  • These release signals are in a known manner via line connections provided for this purpose (“switch-off paths”) 18-1, 18-2 Power amplifiers 14-1, 14-2 entered.
  • switch-off path 18-3 leads to a reset line running between the microcontroller 12 and a voltage supply unit 20.
  • the voltage supply unit 20 supplied from the vehicle electrical system provides supply voltages of 5V for the output stages 14-1, 14-2 and the monitoring unit 16 as well as supply voltages of 3.3V and 1.5V for the microcontroller 12. After these supply voltages have been stabilized, the voltage supply unit 20 supplies a reset signal to the microcontroller 12 (input connection PORST) in order to reset its 3.3 V circuits. After this initialization of the microcontroller 12, this in turn supplies a reset signal indicating its readiness (output connection RESET_OUT) to the voltage supply unit 20, which then supplies a reset signal to the control unit components 14-1, 14-2, 16 supplied with 5V, around them reset. Then all control unit components shown work to control the operation of the internal combustion engine.
  • the monitoring unit 16 monitors the correct operation of the microcontroller 12 and possibly other control device components connected to the microcontroller 12.
  • the output stage 14-1 initiates fuel injection by outputting corresponding control signals to the various fuel injectors (the signal line outputs shown on the right-hand edge of FIG. 1 symbolize the activation of fuel injectors) only if this occurs via the switch-off path 18-1 of the output stage 14-1 entered enable signal is in the enable state.
  • the injection timing and the Injection quantities are essentially determined by the control signal or signals output by the microcontroller 12. For the sake of simplicity of illustration, the transmission of control signals is not shown here. Furthermore, in the illustration of FIG. 1, all circuit parts of the control device 10 are omitted which are not essential for understanding the invention and can be designed in a conventional manner (for example input signals on the microcontroller for receiving various sensor signals which are in the frame the vehicle component control or engine control are required).
  • the activation of the throttle valve is enabled or blocked by means of the enable signal entered via the switch-off path 18-2 of the output stage 14-2.
  • a special feature of the control device 10 shown is the arrangement of two independently operating voltage monitoring devices 22, 24 for monitoring the 5 V operating voltage, which is used to supply some control device components such as the output stages 14-1, 14-2 and the monitoring unit 16 itself.
  • the first voltage monitoring device is microelectronically integrated in the monitoring unit 16 (ASIC chip) and detects the case in which this operating voltage exceeds a predetermined first limit voltage of 5.5V. Even in such an overvoltage situation, the monitoring unit 16 effects the output of disable signals via the switch-off paths 18, as a result of which the output stages 14-1 and 14-2 are switched off and the 3.3V circuits of the microcontroller 12 are reset.
  • the same shutdown or reset functions are also provided in the event that the monitored operating voltage drops below a certain limit value (here, for example, 4.5V).
  • the switch-off of the output stages 14 provided in the present example represents an error state of the output stages in which they are to be placed, in the event of an overvoltage. In the example shown, this is done by outputting disable signals via the corresponding switch-off paths 18.
  • the monitoring unit 16 and in particular its voltage monitoring device 22 is designed in a microelectronic circuit technology which has a permissible operating voltage range up to 7V. If, in the event of a fault, a voltage present on the chip containing the monitoring unit 16, in particular the operating voltage to be monitored, exceeds the maximum permissible voltage of 7 V, then the function of this monitoring unit 16 (as well as other control unit components which operate with this operating voltage are no longer guaranteed. Depending on the specific level and duration of the overvoltage, this technology-sensitive control unit components can also be destroyed.
  • the SV operating voltage is also monitored by the second voltage monitoring device 24, this device operating in a technology-related manner in an operating voltage range that exceeds the first permissible one Operating voltage range of up to 7V, for example up to a maximum voltage of 36V, for which the output stages 14-1, 14-2 are also designed. If the 5 V operating voltage additionally monitored by the second voltage monitoring device 24 exceeds a value determined by a Zener voltage of 5, 6 V, the shutdown paths 18-1, 18-2, 18-3 are switched from the voltage monitoring device 24 Disable state set in order to switch off the connected output stages 14-1, 14-2 or to trigger the reset of the microcontroller 12 already explained above.
  • the voltage monitor thus has a first limit voltage which can be specified very precisely by the first voltage monitor 22 and, owing to the comparatively high dielectric strength of the second voltage monitor 24, has a large working range which, in the exemplary embodiment shown, for the maximum voltages to be expected in the vicinity of the engine control unit 10 is designed.
  • the second voltage monitoring device 24 is preferably designed as an integrated circuit. Of course, alternatively or additionally, voltages other than the 5V supply can be monitored.
  • the shutdown transistors each including a Zener diode
  • the second voltage monitoring device operates in a comparatively wide permissible operating voltage range due to the technology.
  • the motor control device 10 can have further output stages for controlling further vehicle components, for which the above-described method of a particularly safe shutdown signal generation in the event of an overvoltage can also be used.
  • each of the output stages 14-1, 14-2 has a relatively high dielectric strength of 36V compared to the microcontroller 12 and / or the first voltage monitoring device 22 due to the technology.
  • the output stages can therefore advantageously also be reliably blocked or switched off if circuit parts of control device 10 have been impaired or destroyed by an overvoltage, which are involved in providing the release signals.
  • the failsafe behavior of the overall system is therefore improved due to the two-part overvoltage monitoring, which failure of logic components such as the monitoring unit 16 or the microcontroller 12 caused by overvoltage.
  • the second voltage monitoring device which is more robust due to the technology, can reliably switch off the output stages 14-1, 14-2 even after the first voltage monitoring device 22 has failed.
  • control device 10 With the control device 10, a precise and nevertheless overvoltage monitoring covering a large voltage range is implemented in a cost-effective manner, which considerably improves the fail-safe behavior of the overall electrical system, which is of great importance in a motor vehicle for safety reasons.
  • FIG. 1 shows, alternatively, output stages 14a-1, 14a-2 to be used for the output stages 14-1, 14-2, with which the control device for a diesel engine is implemented.
  • the output stage 14a-1 again serves to control individual fuel injectors, whereas the output stage 14a-2 serves to control a fuel pump device and / or to regulate the fuel pressure in a pressure accumulator (common rail) used jointly for the diesel injectors.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of an engine control unit 10b, in which the second voltage monitoring device 24b is designed as a separate chip, which is advantageously combined in the control unit 10b together with commercially available chips, each of which forms one of the other control unit components, such as those shown Components 20b, 12b, 14b-1, 14b-2 and 16b.
  • FIG 3 shows a further embodiment of a control device 10c, in which, in the manner already explained above, the second voltage monitoring device 24c consists of three parts 24c-1, 24c-2 and 24c-3 and these parts in each case in the output stage 14c-1, 14c -2 or arranged as a separate circuit 24c-3.

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Abstract

Bei einem Mikrocontroller (12) mit zugeordneten Endstufen (14-1, 14-2) zur Ansteuerung von Komponenten wird eine Betriebsspannung überwacht. Im Falle einer Überspannung wird die Endstufe (14-1, 14-2) abgeschaltet. Es sind zwei technologiebedingt in verschiedenen Betriebsspannungsbereichen arbeitende Spannungsüberwachungseinrichtungen (22, 24) vorgesehen, durch deren Kombination einerseits eine sehr präzise Abschaltungsschwelle und andererseits ein großer Bereich für die zu überwachende Betriebsspannung erreicht werden kann. Die Endstufe (14-1, 14-2) kann damit im Fehlerfall einer Überspannung zuverlässig abgeschaltet werden.

Description

Beschreibung
Elektronische Steuereinrichtung und Verfahren zur Steuerung des Betriebs von Kraftfahrzeugkomponenten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs von Kraftfa rzeugkomponenten, insbesondere einer Brennkraftmaschine oder eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs.
Solche Steuereinrichtungen und Steuerverfahren sind an sich bekannt und werden hierbei durch eine üblicherweise als "Steuergerät" bezeichnete elektronische Baueinheit realisiert, in welcher vielfältige Steuer— und/oder Oberwachungs- funktionen für elektronische bzw. elektrische Komponenten zu- sammengefasst sind.
Die in der Vergangenheit stetig gestiegenen Anforderungen hinsichtlich der Funktionalitäten solcher Steuergeräte haben dazu geführt, dass die gewünschten Funktionen heutzutage größtenteils durch Einsatz eines MikroControllers implementiert werden. Der Begriff "MikroController" bezeichnet hierbei z. B. eine elektronische programmgesteuerte Steuereinrichtung, die typischerweise wie ein PC eine CPU, einen RAM, einen ROM und I/O—Ports aufweist, im Gegensatz zu einem PC jedoch für eine sehr spezielle Anwendung ausgelegt ist. Alternativ kann ein MikroController auch durch eine festverdrahtete oder anwendungsspezifisch konfigurierbare elektronische Komponente ( z . B. ASIC, FPGA etc.) implementiert sein.
Bei den von der Steuereinrichtung zu steuernden Komponenten kann es sich neben unmittelbar einer Brennkraftmaschine zuzuordnenden Komponenten wie einer Kraftstof pumpe, einem Dros— selklappenventil, einem Kraftsto finjektor oder einer Lambda- sonde auch um andere Komponenten des Fahrzeugs handeln. Ein- gangsseitig werden der Steuereinrichtung zur Steuerung benötigte Sensorsignale bzw. Messgrößen eingegeben, z. B. betref- fend die Kurbelwellendrehgeschwindigkeit und -Stellung, die Motortemperatur, die Einlasslufttemperatur und -menge, die Fahrpedalstellung etc. Diese Aufzählung der zu steuernden bzw. sensierenden Komponenten ist keineswegs abschließend und dient lediglich der Veranschaulichung der Vielzahl denkbarer Funktionen einer Steuereinrichtung.
Da ein Mikrocontroller bzw. dessen 1/O-Ports technologiebe— dingt zumeist nicht zur direkten Ansteuerung der hier interessierenden Fahrzeugkomponenten geeignet sind, werden diese Komponenten üblicherweise durch zugeordnete Endstufen gesteuert, welche zu diesem Zweck eingangsseitig entsprechende Steuersignale des Mikrocontrollers erhalten und ausgangssei- tig die zur Aktivierung und Deaktivierung der Komponenten erforderlichen Spannungen oder Ströme bereitstellen, beispiels- weise den lade- und Entladestrom eines piezobetätigten Kraftstoffeinspritzventils .
Insbesondere im Hinblick auf die sicherheitskritischen Funktionen wird den Endstufen üblicherweise neben den Steuersig- nalen auch ein digitales, so genanntes Freigabesignal zugeführt, mittels welchem je nach Freigabesignalzustand eine Sperrung ("Disable") oder eine Freigabe ("Enable") der Aktivierung signalisiert wird. Diese von der eigentlichen Ansteuerung der Endstufe unabhängige Freigabe wird hierbei von ei— ner Freigabesteuereinrichtung gegeben.
Eine solche Freigabesteuereinrichtung ist bei bekannten Steuereinrichtungen Teil einer so genannten Oberwachungseinheit, welche den ordnungsgemäßen Betrieb des MikroControllers überwacht, um im Falle eines Fehlers geeignete Maßnahmen zu treffen, beispielsweise den MikroController zurückzusetzen (Re- set) und/oder mittels der Freigabesteuereinrichtung ein oder mehrere der erwähnten Freigabesignale auf denjenigen Freiga- besignalzustand zu setzen, mit welchem jede zugeordnete Endstufe gesperrt bzw. abgeschaltet wird.
Eine solche Überwachungseinheit, oftmals als " atchdog" be— zeichnet, kann hierbei im Mikrocontroller integriert oder separat von diesem angeordnet sein. Die Funktion einer solchen Überwachungseinheit beruht beispielsweise darauf, dass diese dem Mikrocontroller von Zeit zu Zeit Aufgaben stellt und anhand der vom Mikrocontroller zurückgelieferten Resultate feststellt, ob der Mikrocontroller korrekt arbeitet oder nicht.
Wenn eine solche Überwachungseinheit eine gewisse Komplexität übersteigt, so ist es in der Praxis wirtschaftlich sinnvoll, diese Einheit (wie auch den Mikrocontroller) in einer von den Endstufen, bei denen es sich zumeist um Leistungsendstufen handelt, verschiedenen Technologie auszuführen, nämlich zweckmäßigerweise in einer Niedervolt-Technologie.
Die elektrischen Verbindungen, welche zur Übertragung von
FreigabeSignalen zu den relevanten Endstufen vorgesehen sind (Abschaltpfade) , können aus Gründen erhöhter Sicherheit mehrfach (redundant) ausgelegt werden. Ferner kann die Fähigkeit zur Abschaltung von Endstufen mittels der digitalen Freigabe- Signale anhand eines Selbsttests im inaktiven Systemzustand überprüft werden .
Wenn im Betrieb der Steuereinrichtung ein Fehler auftritt, der durch die Überwachungseinheit erkannt werden sollte, und Endstufen mittels des digitalen Freigabesignals in einen als "sicher" definierten Zustand überführt werden sollten, so er- geben sich bei den bekannten Steuereinrichtungen in der Praxis im Falle von Überspannungen jedoch Unzulänglichkeiten.
Jegliches Verhalten der in der Steuereinrichtung verwendeten elektronischen Bauteile kann nur innerhalb eines begrenzten, technologiebedingten Betriebsbereiches garantiert werden. Sobald dieser Bereich verlassen wird, z. B. bei Vorliegen unzulässig hoher Spannungen (z. B. Versorgungs— und/oder Signal— Spannungen) an irgendeiner Stelle des Systems, ist jede beliebige Konfiguration der Freigabesignale vorstellbar. Die Anschlusspins eines Steuergeräts sind in der Zielumgebung Spannungen ausgesetzt, die sich in der Regel außerhalb des für die Logikschaltkreise des MikroControllers und ggf. der Überwachungseinheit spezifizierten Betriebsspannungsbereichs befinden und daher prinzipiell zur Störung oder sogar zerstö- rung dieser Schaltkreise führen können.
Wenn die erwähnte Überwachungseinheit auch die Aufgabe einer Überspannungserkennung übernimmt, so kann der Fall eintreten, dass die überwachte Spannung selbst den zulässigen Betriebs- spannungsbereich der Überwachungseinheit überschreitet, so dass ein Versetzen der Endstufen in den gewünschten vorbe— stimmten Fehlerfallzustand nicht mehr gewährleistet werden kann.
Beispielsweise kann es vorkommen, dass im Überspannungsfall ein Freigabesignal deshalb nicht in den eine Sperrung der zugeordneten Endstufe bewirkenden Disable— ustand überführt wird, weil die Überspannung die ordnungsgemäße Funktion der Überwachungseinheit bzw. deren Freigabesteuereinrichtung selbst beeinträchtigt.
Außerdem kann ein Überschreiten der zulässigen Spannungen an den Schaltkreisen des Steuergeräts, welche in einer Niedervolt—Technologie (z. B. 5V und/oder 3,3V) implementiert sind, auf Grund der hohen Sensibilität dieser Schaltkreise zu einer Undefinierten Anzahl an Folgefehlern führen.
Zur Lösung dieses Problems der oftmals unzulänglichen Sicherheit im Falle einer Überspannung ist es zwar denkbar, den Mikrocontroller und/oder die Überwachungseinheit robuster auszuführen. Solche Lösungen wären jedoch sehr teuer.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs von Kraftfahrzeugkomponenten, insbesondere einer Brennkraftmaschine oder eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, unter Verwendung eines Mikrocontrollers mit einem verbesser- ten Verhalten im Überspannungs all bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer elektronischen Steuereinrichtung nach Anspruch 1 bzw. einem Steuerverfahren nach Anspruch 7. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß der Erfindung wird eine "aufgeteilte Überspannungsüberwachung" eingesetzt, nämlich mit einer in einem ersten Betriebsspannungsbereich arbeitenden ersten Spannungsüberwa- chungseinrichtung und mit einer in einem zweiten, darüber hinausgehenden Betriebsspannungsbereich arbeitenden zweiten Spannungsüberwachungseinrichtung. Diese Konfiguration gestattet, dass eine oder mehrere Endstufen auch im speziellen Feh- lerfall einer Überspannung zuverlässig in den Fehlerfallzu- stand versetzt werden können.
Bei der oder den zu überwachenden Betriebsspannungen der Steuereinrichtung handelt es sich um irgendwelche Spannungen, die normalerweise innerhalb des ersten zulässigen Betriebs— spannungsbereichs liegen.
Bevorzugt wird wenigstens eine VersorgungsSpannung einer Ü- berwachungseinheit der eingangs erwähnten Art überwacht. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, alternativ oder zusätzlich eine VersorgungsSpannung einer von der Überwachungseinheit verschiedenen Steuereinrichtungskomponente zu überwachen, insbesondere eines Mikrocontroller—Chips oder eines in einer hinsichtlich der Betriebsspannungen vergleichbaren mikroelektronischen Technologie hergestellten Chips.
Die erste Spannungsüberwachungseinrichtung kann z. B. in einer Niedervolt-Technologie (z. B. 3,3V und/oder 5V) implemen- tiert sein. In der Praxis ergibt sich daraus der Vorteil, dass das Überschreiten der vorbestimmten ersten GrenzSpannung besonders präzise festgestellt werden kann, weil die in einer solchen Technologie implementierten Schaltungsteile üblicherweise nur geringen Störungen ausgesetzt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Spannungs- überwachungseinrichtung in einer Überwachungseinheit der eingangs erwähnten Art integriert, also insbesondere zusammen mit den übrigen Schaltungsteilen der Überwachungseinheit in einer gemeinsamen integrierten Schaltung ausgebildet, die auch den Mikrocontroller einbeziehen kann.
Wenn die überwachte Betriebsspannung die erste GrenzSpannung um ein gewisses Maß überschreitet, insbesondere den für die erste Spannungsüberwachungseinrichtung spezifizierten Betriebsspannungsbereich überschreitet, so wird dies durch die zweite Spannungsüberwachungseinrichtung mit geeignet gewählter zweiter Grenzspannung zuverlässig erfasst. Bevorzugt ist die zweite Grenzspannung geringfügig größer als die erste Grenzspannung gewählt, z. B. weniger als 10% größer.
Für einen Mikrocontroller oder eine Überwachungseinheit mit externen 5V-Logikpegeln kann technologiebedingt beispielsweise ein zulässiger Betriebsspannungsbereich bis 7V vorgesehen sein- Die erste Spannungsüberwachungseinrichtung kann dann als präzise definierte erste Grenzspannung z. B. eine Span— nung von 5,3V vorsehen. Die zweite Grenzspannung ist dann im Bereich zwischen 5,3V und 7V zu wählen, beispielsweise bei 5,6V, wobei die zweite Spannungsüberwachungseinrichtung z. B. einen zulässigen Betriebsspannungsbereich bis 36V besitzen kann.
Mit der Kombination der beiden Spannungsüberwachungseinrich— tungen kann eine hohe Präzision (hinsichtlich der ersten GrenzSpannung) mit einem großen Spannungsüberwachungsbereich (der durch die Technologie der zweiten Spannungsüberwachungs— einrichtung abgedeckt wird) kombiniert werden.
Bevorzugt sind einerseits der Mikrocontroller und/oder die Überwachungseinheit und andererseits die Endstufe als separate jeweilige integrierte Schaltungen ausgebildet, und weiter bevorzugt ist die zweite Spannungsüberwachungseinrichtung derart ausgeführt, dass deren Betriebsspannungsbereich den in der betreffenden Anwendung maximal zu erwartenden Betriebs— spannungsbereich der Endstufe einschließt. Der vorbestimmte Fehler allzustand der Endstufe kann z. B. darin bestehen, dass die Endstufe vollkommen abgeschaltet wird.
Falls eine der beiden Spannungsüberwachungseinrichtungen eine Überspannung festgestellt hat, so kann z. B. ein im Disable- Signalzustand befindliches Freigabesignal an die betreffende Endstufe oder die betreffenden Endstufen ausgegeben werden, um eine Aktivierung der gesteuerten Komponenten zu sperren (wenigstens solange die Überspannung vorliegt und/oder wenigstens für eine vorgegebene Zeitdauer) .
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, den Zustand der Endstufe in anderer Weise gezielt zu beeinflussen, falls die betreffende Endstufe dies ermöglicht, z. B. durch Übertragung irgendeiner Art von Fehlerfallsignal (unabhängig vom Freigabesignal) , wie z. B. einem Resetsignal.
Bevorzugt ist eine Freigabesteuereinrichtung der oben erwähnten Art in der Überwachungseinheit (Watchdog) mikroelektro— nisch integriert, z. B. in einem ASIC in einer Niedervolt- Mischtechnologie für analoge und digitale Schaltungsblöcke. Diese Überwachungseinheit überwacht den ordnungsgemäßen Be— trieb des Mikrocontrollers und stellt nur bei Feststellung eines ordnungsgemäßen Mikrocontrollerbetriebs das Freigabe— signal in demjenigen Freigabesignalzustand bereit, in welchem die zugeordnete (n) Endstu e (n) betrieben werden kann (können) . Diese Überwachungseinheit kann dann vorteilhaft auch die Funktion der ersten Spannungsüberwachungseinrichtung übernehmen, wobei hierfür eine präzise Spannungsreferenz zur Verfügung gestellt werden kann (mit einer Präzision, die z. B. in den abzuschaltenden Endstufen in der Regel nicht erreicht werden könnte) . Um im Überspannungsfall die Endstufen in den vorbestimmten Fehlerfallzustand zu versetzen, können vorteilhaft die im Bereich der Überwachungseinheit ohnehin vorhandenen Abschaltpfade herangezogen werden, etwa durch Ausgabe eines die Endstufen sperrenden Freigabesignals. Die Abschaltschwelle (erste GrenzSpannung) kann im Bereich zwischen der betriebsmäßig maximal vorherrschenden Spannung und der technologiebedingt maximal zulässigen Spannung an der Überwa— chungseinheit ("Abs. Max. Rating") gewählt werden.
In vielen Anwendungsfällen, etwa wenn ein kommerziell erhältlicher Mikrocontroller-Chip verwendet werden soll, ist es von Vorteil, die Überwachungseinheit einschließlich der Freigabesteuereinrichtung in einer gemeinsamen integrierten Schaltung vorzusehen, die separat von dem Mikrocontroller-Chip angeordnet ist.
Wenn die Endstufe eine höhere Spannungsfestigkeit besitzt als der Mikrocontroller bzw. diejenigen Schaltungsteile der Steu- ereinrichtung, welche zur Bereitstellung des Freigabesignals erforderlich sind, so kann der überspannungsbedingte Ausfall im Bereich des MikroControllers und/oder der Überwachungseinheit und/oder der Freigabesteuereinrichtung dennoch zuverlässig erkannt werden, solange die Überspannung nicht einen Aus— fall der Endstufe bewirkt. Letzteres ist jedoch durch entsprechende Dimensionierung der Spannungsfestigkeit der Endstufe (z. B. 36V) leicht zu gewährleisten, die in der Praxis ohnehin oftmals zumindest für die BordnetzSpannung des Fahrzeugs (z. B. 12V oder 24V) zuzüglich einer gewissen Sicher- heitsreserve ausgelegt werden muss.
Bei Erfassung einer Überspannung kann dies auch an Logik- Schaltungsteile der Steuereinrichtung gemeldet werden, insbe- sondere an den Mikrocontroller und/oder eine Spannungsversor- gungseinheit mit Resetfunktionen, die bei Inbetriebnahme der Steuereinrichtung die einzelnen Einrichtungskomponenten in definierter Weise zunächst zurücksetzt bzw. startet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Aus führungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:
Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Mo¬ torsteuergeräts zur Steuerung des Betriebs eines Ξinspritzmotors eines Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Mo- torSteuergeräts gemäß einer weiteren Ausführungs— form, und
Fig. 3 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Motorsteuergeräts gemäß einer noch weiteren Ausfüh- rungsform.
Die Bezugszahlen von in einem Ausführungsbeispiel mehrfach vorgesehenen, in ihrer Wirkung jedoch analogen Komponenten, sind durchnumeriert (jeweils ergänzt durch einen Bindestrich und eine fortlaufende Zahl) . Auf einzelne solcher Komponenten oder auf die Gesamtheit solcher Komponenten wird im Folgenden auch durch die nicht—ergänzte Bezugszahl Bezug genommen.
Fig. 1 zeigt wesentliche Komponenten eines insgesamt mit 10 bezeichneten Motorsteuergeräts für einen Benzin- Direkteinspritzmotor eines Kraftfahrzeugs.
Das Motorsteuergerät 10 weist einen Mikrocontroller 12 auf, um Steuersignale (nicht dargestellt) zur Steuerung von im Betrieb einer Brennkraftmaschine zu steuernden Fahrzeugkompone- neten, in diesem Beispiel Motorkomponenten, bereitzustellen.
In Fig. 1 sind beispielhaft ferner Endstufen 14—1 und 14-2 dargestellt, welchen die erwähnten Steuersignale zur Aktivierung und Deaktivierung der zu steuernden Komponenten eingegeben werden, um die angeschlossenen Komponenten (hier z. B. Kraftstoffeinspritzanlage und Drosselklappe) mit geeigneten Ansteuerspannungen oder —strömen zu beaufschlagen.
In an sich bekannter Weise ist ferner eine Überwachungseinheit 16 vorgesehen, welche über eine (nicht dargestellte) Kommunikationsverbindung mit dem Mikrocontroller 12 kommuniziert, um insbesondere dessen ordnungsgemäßen Betrieb zu ü— berwachen und abhängig vom Ergebnis dieser Überwachung z . B . digitale Freigabesignale für die dargestellten Endstufen 14-1 und 14—2 entsprechend zu setzen. Mittels dieser Freigabesig- nale wird durch einen ersten logischen Freigabesignalzustand "Low" (L) eine Sperrung ("Disable") und durch einen zweiten logischen Freigabesignalzustand "High" (H) eine Freigabe ("E- nable") der Aktivierung der Kraftstof einspritzanlage (über die Endstufe 14—1) bzw. der Drosselklappe (über die Endstufe 14-2) signalisiert.
Die Endstufen 14 zur Aktivierung und Deaktivierung der zu steuernden Komponenten, hier der Kraftsto feinspritzanlage und der Drosselklappe, arbeiten also basierend auf dem jewei- ligen Steuersignal unter Berücksichtigung eines der jeweiligen Endstufe 14 eingegebenen Freigabesignals. Diese Freigabesignale werden in an sich bekannter Weise über hierzu vorgesehene LeitungsVerbindungen ("Abschaltpfade") 18-1, 18-2 den Endstufen 14—1, 14-2 eingegeben. Eine weiterer Abschaltpfad 18-3 führt zu einer zwischen dem Mikrocontroller 12 und einer Spannungsversorgungseinheit 20 verlaufenden Resetleitung.
Bei der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine stellt die aus dem Fahrzeugbordnetz versorgte Spannungsversorgungseinheit 20 VersorgungsSpannungen von 5V für die Endstufen 14—1, 14-2 und die Überwachungseinheit 16 sowie Versorgungsspannungen von 3,3V und 1,5V für den Mikrocontroller 12 bereit. Nach Stabi- lisierung dieser Versorgungsspannungen liefert die Spannungsversorgungseinheit 20 ein Resetsignal zum Mikrocontroller 12 (Eingangsanschluss PORST), um dessen 3, 3V—Schaltkreise zurückzusetzen. Nach dieser Initialisierung des Mikrocontrol- lers 12 liefert dieser wiederum ein dessen Bereitschaft an- zeigendes Resetsignal (Ausgangsanschluss RESET_OUT) zur Spannungsversorgungseinheit 20 zurück, welche daraufhin ein Resetsignal an die mit 5V versorgten Steuergerätkomponenten 14- 1, 14—2, 16 liefert, um diese zurückzusetzen. Sodann arbeiten alle dargestellten Steuergerätkomponenten zur Steuerung des Betriebs der Brennkraftmaschine .
In diesem aktiven Betrieb des Steuergeräts 10 überwacht die Überwachungseinheit 16 den ordnungsgemäßen Betrieb des Mikro- controllers 12 und gegebenenfalls anderer mit dem Mikrocont- roller 12 in Verbindung stehender Steuergerätkomponenten.
Die Endstufe 14—1 initiiert eine Kraftstoffeinspritzung durch Ausgabe von entsprechenden Ansteuersignalen an die verschiedenen Kraftstoffinjektoren (die am rechten Rand der Fig. 1 eingezeichneten Signalleitungsausgänge symbolisieren die An— steuerung von Kraftsto finjektoren) nur dann, wenn das über den Abschaltpfad 18—1 der Endstufe 14-1 eingegebene Freigabesignal im Enable-Zustand ist. Das Einspritztiming und die Einspritzmengen werden hierbei im Wesentlichen durch das oder die vom Mikrocontroller 12 ausgegebenen Steuersignale bestimmt. Der Einfachheit der Darstellung halber ist die Übertragung von Steuersignalen hier nicht dargestellt. Des weite- ren sind in der Darstellung von Fig. 1 alle Schaltungsteile des Steuergeräts 10 weggelassen, die zum Verständnis der Erfindung nicht wesentlich sind und in herkömmlicher Weise gestaltet sein können (z. B. EingangsSignale am Mikrocontroller zur Aufnahme diverser Sensorsignale, die im Rahmen der Fahr- zeugkomponentensteuerung oder Motorsteuerung benötigt werden) .
In analoger Weise wird mittels des über den Abschaltpfad 18-2 der Endstufe 14—2 eingegebene Freigabesignal die Ansteuerung der Drosselklappe freigegeben oder gesperrt.
Eine Besonderheit des dargestellten Steuergeräts 10 besteht in der Anordnung zweier unabhängig voneinander arbeitender Spannungsüberwachungseinrichtungen 22, 24 zum berwachen der 5V—Betriebsspannung, die zur Versorgung einiger Steuergerätkomponenten wie den Endstufen 14—1, 14—2 und der Überwachungseinheit 16 selbst verwendet wird. Die erste Spannungs- überwachungseinrichtung ist hierbei mikroelektronisch in der Überwachungseinheit 16 integriert (ASIC-Chip) und erfasst den Fall, in welchem diese Betriebsspannung eine vorbestimmte erste Grenzspannung von 5,5V übersteigt. Auch in einem solchen Überspannungsfall bewirkt die Überwachungseinheit 16 die Ausgabe von Disable-Signalen über die Abschaltpfade 18, wodurch eine Abschaltung der Endstufen 14—1 und 14-2 sowie ein Zurücksetzen der 3, 3V-Schaltkreise des MikroControllers 12 ausgelöst wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Absch lt- bzw. Resetfunktionen auch für den Fall vorgesehen, dass die überwachte Betriebsspannung unter einen bestimmten Grenzwert absinkt (hier z. B. 4,5V) .
Die im vorliegenden Beispiel vorgesehene Abschaltung der Endstufen 14 stellt einen für den Überspannungsfall vorgesehenen Fehlerfallzustand der Endstufen dar, in welchen diese zu versetzen sind. Im dargestellten Beispiel erfolgt dies durch Ausgabe von Disable-Signalen über die entsprechenden Abschaltpfade 18.
Die Überwachungseinheit 16 und insbesondere deren Spannungs- überwachungseinrichtung 22 ist in einer mikroelektronischen Schaltungstechnologie ausgebildet, welche einen zulässigen Betriebsspannungsbereich bis 7V besitzt. Wenn in einem Feh— lerfall eine an dem die Überwachungseinheit 16 enthaltenden Chip anliegende Spannung, insbesondere die zu überwachende Betriebsspannung, die maximal zulässige Spannung von 7V über- steigt, so ist die Funktion dieser Überwachungseinheit 16 (wie auch anderer Steuergerätkomponenten, die mit dieser Betriebsspannung versorgt werden) nicht mehr gewährleistet. Abhängig von der konkreten Höhe und Dauer der Überspannung kann es auch zur Zerstörung dieser technologiebedingt sehr sensib— len Steuergerätkomponenten kommen.
Um die Endstufen 14-1, 14-2 auch in diesem Fall in den vorbestimmten Fehlerfallzustand zu versetzen, wird die SV- Betriebsspannung auch von der zweiten Spannungsüberwachungs- einrichtung 24 überwacht, wobei diese Einrichtung technologiebedingt in einem Betriebsspannungsbereich arbeitet, der über den ersten zulässigen Betriebsspannungsbereich von bis zu 7V hinausgeht, beispielsweise bis zu einer maximalen Span- nung von 36V, für welche auch die Endstufen 14-1, 14-2 ausgelegt sind. Wenn die zusätzlich von der zweiten Spannungsüber- wachungseinrichtung 24 überwachte 5V-BetriebsSpannung einen durch eine ZenerSpannung von 5, 6V maßgeblich bestimmten Wert übersteigt, so werden von der Spannungsüberwachungseinrich- tung 24 die Abschaltpfade 18-1, 18-2, 18-3 auf den Disable- Zustand gesetzt, um die daran angeschlossenen Endstufen 14-1, 14—2 abzuschalten bzw. den oben bereits erläuterten Reset des Mikrocontrollers 12 auszulösen.
Die Spannungsüberwachung besitzt somit eine durch die erste Spannungsüberwachungseinrichtung 22 sehr präzise vorgebbare erste Grenzspannung und auf Grund der vergleichsweise hohen Spannungsfestigkeit der zweiten Spannungsüberwachungseinrich- tung 24 einen großen Arbeitsbereich, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel für die maximal in der Umgebung des Mo— torsteuergeräts 10 zu erwartenden Spannungen ausgelegt ist.
In Fig. 1 ist ein beispielhafter Aufbau der zweiten Span- nungsüberwachungseinrichtung 24 dargestellt. Wenn die der
Einrichtung eingegebene 5V-BetriebsSpannung die Durchbruch- spannung einer Zenerdiode von 5, 6V um ein gewisses Ausmaß ü- bersteigt, so fließen Ströme über Widerstände, die jeweils parallel zur Basis—Emitter—Strecke von Abschalttransistoren angeordnet sind, so dass der an diesen Widerständen hervorgerufene Spannungsabfall diese Transistoren leitend macht und die Transistoren die Abschaltpfade 18 mit der elektrischen Fahrzeugmasse verbindet. Dies entspricht dem gewünschten Di- sable-Signal auf den Abschaltpfaden 18-1, 18-2 bzw. dem Re- setsignal auf der Leitung 18-3.
Bevorzugt ist die zweite Spannungsüberwachungseinrichtung 24 als integrierte Schaltung ausgebildet. Selbstverständlich können alternativ oder zusätzlich andere Spannungen als die 5V-Versorgung überwacht werden.
Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel ist es denkbar, die Funktionalität dieser zweiten Spannungsüberwachungs— einrichtung 24 ganz oder teilweise auf die Endstufen 14 zu verteilen. Im dargestellten Beispiel könnten beispielsweise die zur Abschaltung der Endstufen 14—1 und 14-2 vorgesehenen Abschalttransistoren (jeweils samt einer Zenerdiode) jeweils in einem Chip integriert sein, welcher die Endstufe 14-1 bzw. 14—2 bildet. Wesentlich ist, dass die zweite Spannungsüberwa- chungseinrichtung technologiebedingt in einem vergleichsweise weit reichenden zulässigen Betriebsspannungsbereich arbeitet.
Selbstverständlich kann das Motσrsteuergerät 10 in der Praxis weitere Endstufen zur Steuerung weiterer Fahrzeugkomponenten aufweisen, für welche die vorstehend beschriebene Methode einer besonders sicheren AbschaltSignalerzeugung im Überspan- nungsfall ebenso eingesetzt werden kann.
im dargestellten Beispiel besitzt jede der Endstufen 14-1, 14—2 eine im Vergleich zum Mikrocontroller 12 und/oder zur ersten Spannungsüberwachungseinrichtung 22 technologiebedingt relativ hohe Spannungsfestigkeit von 36V. Die Endstufen können daher vorteilhaft jeweils auch dann noch zuverlässig ge— perrt bzw. abschaltet werden, wenn Schaltungsteile des Steuergeräts 10 durch eine Überspannung beeinträchtigt oder zerstört wurden, die an der Bereitstellung der Freigabesignale beteiligt sind.
Das Failsafe-Verhalten des Gesamtsystems ist daher auf Grund der zweiteiligen Überspannungsüberwachung verbessert, was ei- nen durch Überspannung hervorgerufenen Ausfall von Logikbausteinen wie der Überwachungseinheit 16 oder dem Mikrocontroller 12 anbelangt. Die technologiebedingt robuster ausgeführte zweite Spannungsüberwachungseinrichtung kann die Abschaltung der Endstufen 14-1, 14-2 auch nach einem Ausfall der ersten Spannungsüberwachungseinrichtung 22 zuverlässig herbeiführen.
Mit dem Steuergerät 10 ist demnach in kostengünstiger Weise eine präzise und dennoch einen großen Spannungsbereich abde- ckende Überspannungsüberwachung realisiert, welche das Fail- safe—Verhalten des elektrischen Gesamtsystems erheblich verbessert, was insbesondere in einem Kraftfahrzeug aus Sicherheitsgründen von großer Bedeutung ist.
Bei der nachfolgenden Beschreibung von weiteren Ausführungsbeispielen werden für funktional analoge Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bzw. den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung vorangegangener Ausführungsbeispiele verwiesen.
In Fig. 1 sind alternativ für die Endstufen 14-1, 14-2 zu verwendende Endstufen 14a-l, 14a—2 dargestellt, mit welchen das Steuergerät für einen Dieselmotor implementiert wird. Die Endstufe 14a—1 dient hierbei wieder zur Ansteuerung einzelner Kraftstoffinjektoren, wohingegen die Endstufe 14a-2 zur Ansteuerung einer Kraftstoffpumpeinrichtung und/oder zur Regu— lierung des Kraftstoffdrucks in einem für die Diesel- Injektoren gemeinsam verwendeten Druckspeicher (Common Rail) dient. Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Motorsteuergeräts 10b, bei welcher die zweite Spannungsüberwachungsein— richtung 24b als separater Chip ausgeführt ist, der vorteilhaft zusammen mit kommerziell bereits erhältlichen Chips im Steuergerät 10b kombiniert ist, die jeweils eine der übrigen Steuergerätkomponenten ausbilden, wie die dargestellten Komponenten 20b, 12b, 14b-l, 14b-2 und 16b.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Steuergeräts 10c, bei welchem in der oben bereits erläuterten Weise die zweite Spannungsüberwachungseinrichtung 24c aus drei Teilen 24c—1, 24c—2 und 24c—3 besteht und diese Teile jeweils in der Endstufe 14c—1, 14c-2 bzw. als separate Schaltung 24c-3 angeordnet sind.

Claims

Patentansprüche
1. Elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs von Kraftfahrzeugkomponenten, insbesondere einer Brennkraftmaschine oder eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, umfassend
— einen Mikrocontroller (12) zur Bereitstellung wenigstens eines Steuersignals zur Steuerung wenigstens ei- ner im Betrieb des Kraftfahrzeugs zu steuernden Komponente, wobei der Mikrocontroller in einem technologiebedingt vorgegebenen ersten zulässigen Betriebs— spannungsbereich arbeitet, - wenigstens eine Endstufe (14) zur Aktivierung und Deaktivierung der zu steuernden Komponente basierend auf dem Steuersignal,
- eine erste Spannungsüberwachungseinrichtung (22), welche technologiebedingt in dem ersten zulässigen Betriebsspannungsbereich arbeitet, zum Überwachen von wenigstens einer bestimmten Betriebsspannung der Steuereinrichtung und zum Versetzen der Endstufe (14) in einen vorbestimmten Fehlerfallzustand, falls die wenigstens eine überwachte Betriebsspannung eine vorbestimmte erste GrenzSpannung überschreitet, wobei die erste Grenzspannung innerhalb des ersten zulässigen Betriebsspannungsbereichs gewählt ist, — eine zweite Spannungsüberwachungseinrichtung (24) , welche technologiebedingt in einem zweiten zulässigen Betriebsspannungsbereich arbeitet, der über den ersten zulässigen Betriebsspannungsbereich hinausgeht, zum Überwachen der wenigstens einen Betriebsspannung und zum Versetzen der Endstufe (14) in den Fehlerfallzustand, falls die wenigstens eine überwachte Betriebsspannung eine vorbestimmte zweite Grenzspannung überschreitet, wobei die zweite GrenzSpannung innerhalb des ersten zulässigen Betriebsspannungsbereichs und größer als die erste Grenz Spannung gewählt ist.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mikrocont- roller (12) und/oder eine Überwachungseinrichtung (16) einerseits und die Endstufe (14) andererseits als separate jeweilige integrierte Schaltungen ausgebildet sind.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Spannungsüberwachungseinrichtung (22) in einer Überwa— chungseinrichtung (16) integriert ist, welche den ordnungsgemäßen Betrieb des MikroControllers (12) überwacht und bei Feststellung eines nicht ordnungsgemäßen Betriebs die Endstufe (12) in den Fehlerfallzustand versetzt.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, wobei eine zwischen der Überwachungseinrichtung (16) und der Endstufe (14) verlaufende Freigabesignalleitung (18) vorgesehen ist, mittels welcher der Endstufe (14) ein digitales Freigabe- Signal zur Signalisierung einer Freigabe und einer Sperrung des Betriebs der Endstufe (14) eingegeben wird und die Endstufe (14) durch einen vorbestimmten Signalzustand des Freigabesignals in den Fehlerfallzustand versetzt wird.
Steuereinrichtung nach Anspruch 4, wobei die zweite Span— nungsüberwachungseinrichtung (24) mit der Freigabesignalleitung (18) verbunden ist, um bei einem Überschreiten der zweiten Grenzspannung die Endstufe (14) durch Festlegung eines bestimmten Signalzustands des FreigabeSignals in den Fehlerfallzustand zu versetzen.
6. Steuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite zulässige Betriebsspannungsbereich für die im Gesamtsystem maximal zu erwartende Spannung geeignet ausgebildet ist.
7. Verfahren zur Steuerung des Betriebs von Kraftfahrzeug— komponenten, insbesondere einer Brennkraftmaschine oder eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, mittels einer Steuereinrichtung (10), welche umfasst: - einen Mikrocontroller (12) zur Bereitstellung wenigstens eines Steuersignals zur Steuerung wenigstens einer im Betrieb des Kraftfahrzeugs zu steuernden Komponente, wobei der Mikrocontroller (12) in einem technologiebedingt vorgegebenen ersten zulässigen Be- triebsspannungsbereich arbeitet, und
- wenigstens eine Endstufe (14) zur Aktivierung und Deaktivierung der zu steuernden Komponente basierend auf dem Steuersignal, wobei das Verfahren umfasst:
— Überwachen von wenigstens einer bestimmten Betriebsspannung der Steuereinrichtung (10) mittels einer ersten Spannungsüberwachungseinrichtung (22) , welche technologiebedingt in dem ersten zulässigen Betriebsspannungsbereich arbeitet und welche die Endstufe (14) in einen vorbestimmten Fehlerfallzustand ver— setzt, falls die wenigstens eine überwachte Betriebsspannung eine vorbestimmte erste Grenzspannung überschreitet, die innerhalb des ersten zulässigen Betriebsspannungsbereichs gewählt ist, und
Überwachen der wenigstens einen Betriebsspannung mittels einer zweiten Spannungsüberwachungseinrichtung (24), welche technologiebedingt in einem zweiten zulässigen Betriebsspannungsbereich arbeitet, der über den ersten zulässigen Betriebs spannungsbereich hinausgeht, und welche die Endstufe (14) in den Fehlerfallzustand versetzt, falls die wenigstens eine überwachte Betriebsspannung eine vorbestimmte zweite Grenzspannung überschreitet, die innerhalb des ersten zulässigen Betriebsspannungsbereichs und größer als die erste Grenzspannung gewählt ist.
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