EP2545269A2 - Motorsteuergerät zum ansteuern eines stromkreises und verfahren - Google Patents

Motorsteuergerät zum ansteuern eines stromkreises und verfahren

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EP2545269A2
EP2545269A2 EP11705184A EP11705184A EP2545269A2 EP 2545269 A2 EP2545269 A2 EP 2545269A2 EP 11705184 A EP11705184 A EP 11705184A EP 11705184 A EP11705184 A EP 11705184A EP 2545269 A2 EP2545269 A2 EP 2545269A2
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EP
European Patent Office
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switch
control unit
engine control
circuit
signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11705184A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Surges
Lars-Daniel Rinze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02N2011/0874—Details of the switching means in starting circuits, e.g. relays or electronic switches characterised by said switch being an electronic switch
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    • F02N2300/00—Control related aspects of engine starting
    • F02N2300/30—Control related aspects of engine starting characterised by the use of digital means

Definitions

  • the present invention relates to an engine control unit for driving a circuit, in particular a starter in a vehicle.
  • Engine control units are used in automotive technology and serve there to control engine components, such as a starter of the engine or a fuel pump.
  • Inputs and outputs can be connected to the engine control unit corresponding engine components for their control.
  • the battery voltage is applied via a first input of the engine control unit
  • a signal can be provided via a second input, for example an ignition signal which then actuates corresponding switches within the engine control unit so that the starter or the fuel pump can ultimately be energized and Engine is then started by switching on the starter and the fuel pump.
  • the switches are usually either one-sided connected to the positive pole of the battery voltage and switch to a corresponding signal of the microcontroller, a starter relay, etc. to ground. Such switches are known as so-called. Highside switch. However, there is also the reverse case, in which a so-called Lowside switch, the starter relay or the fuel
  • a high-side switch is provided which is connected on the one hand to the battery voltage, on the other hand to a first output of the engine control unit.
  • the control of the highside switch takes place via a microcontroller of the engine control unit.
  • Engine control unit is further provided a low-side switch, which is connected to an output of the engine control unit, wherein the output is connected to ground, and to a second input. Between the first output and the second input of the engine control unit there is connected a relay for the starter, which only energizes the circuit of the starter when both high side and low side switches are switched on, i. are conductive. In the event of a short circuit of a single switch, the circuit of the starter is not energized, which increases the safety, as an uncontrolled starting starter or a fuel pump is undesirable.
  • the defined in claim 1 engine control unit for driving a circuit, in particular a starter in a vehicle and the corresponding method according to claim 10 have the advantage that the security against unwanted switching of the circuit is increased by short circuit and at the same time the number of necessary connections is further reduced, which reduces the total costs for the same security significantly. Likewise, the probability of a wrong connection of the circuit is reduced, since only one output for the respective circuit is available.
  • the first and second means comprises an input of the engine control unit and the third means an output of the engine control unit.
  • At least one third switch is arranged between the first switch and an output of the engine control unit for controlling a second electric circuit, in particular for a fuel pump.
  • a third switch is arranged between the first switch and an output of the engine control unit for controlling a second electric circuit, in particular for a fuel pump.
  • the engine control unit comprises a device, in particular a microcontroller, for controlling at least the third switch.
  • a device for controlling at least the third switch.
  • the device can not only be used for the control of the third switch, but the device can also serve to monitor circuits that are connected to the engine control unit, serve.
  • the engine control unit comprises at least one device for detecting errors.
  • the advantage here is that both errors within the engine control unit can be detected, as well as errors in the circuits connected to the outputs of the engine control unit, such as the starter, sensors, etc.
  • the means for detecting errors first detects these errors and, as far as a distinction of the various errors is not possible, checks on the basis of further tests, for example by opening and closing different circuits and / or by applying different voltages within a small time window, which errors are present in detail.
  • the errors are then stored in a fault memory, so that they can then be read out, for example, by connecting an external diagnostic tool. It is also possible that the documented error is signaled on a display device for a driver of a vehicle, so that he can visit a repair shop and fix the error.
  • the at least one device for detecting errors comprises at least one analog-to-digital converter.
  • the advantage here is that in a simple way the respective status of the monitored switch or circuit can be tapped.
  • the device can then analyze various analog levels by means of the analog-to-digital converters, for example by means of a software running on them, and detect and document the respective status of the circuit to be monitored.
  • the fourth means comprises a low-side power amplifier, in particular a starter power amplifier module, for example an R2S2.
  • a low-side power amplifier in particular a starter power amplifier module, for example an R2S2.
  • the device for controlling at least the third switch comprises a recognition of errors of the fourth means.
  • the advantage here is that costs can be reduced because both the device controls the third switch and detects errors of the fourth means. This achieves the highest possible integration of the control and monitoring components of the engine control unit.
  • Fig. 1 is an engine control unit in a simplified manner for driving a
  • FIG. 2 shows a motor control device for driving a circuit according to a first embodiment of the present invention in a circuit diagram.
  • FIG. 3a an engine control unit for driving a in a simplified
  • FIG. 1 shows, in a simplified manner, a motor control device for driving a circuit according to a first embodiment of the present invention in symbolic logic representation.
  • reference numeral 1 denotes a first signal applied to a first input of the motor control device V (see Fig. 2) according to the first embodiment.
  • a module 67 comprising a
  • Low-side power amplifier module 6a in the form of e.g. a starter output module, in particular an R2S2-Endst.ufenbaust.eins, and a the output module 6a downstream inverter 7, provides a second signal 1 a available.
  • the first signal 1 and the second signal 1 a cooperate in such a way that a virtual second switch 5 b is formed.
  • the virtual second switch 5b is designed in the form of an AND gate.
  • the output of this virtual second switch 5b is connected to a first switch 5a for controlling this first switch 5a.
  • At the first switch 5 a is another signal 2, here in the form of the battery voltage 2, on.
  • the first switch 5a is switched such that the battery voltage 2 then also contacts a line 2a which is connected to the output of the switch 5a ,
  • switches 4 a, 4 b are connected to the line 2 a, which provide the battery voltage 2 for external consumers or circuits 3 a, 3 b, for example a starter or a fuel pump, via corresponding connections so that they are energized become.
  • the switches 4a, 4b are also designed as logical AND gates.
  • the switch 4a is further connected to a line 8a, and the switch 4b is connected to a line 8b.
  • a signal for example from a microcontroller 10 (see FIG. 2), which actuates the switches 4a, 4b and controls the circuits 3a, 3b, is provided in each case via the lines 8a, 8b.
  • FIG. 2 shows a motor control apparatus for driving a circuit according to the first embodiment of the present invention in a circuit diagram.
  • a motor control device V according to the first embodiment is shown in a circuit diagram.
  • a first input 20 of the engine control unit V is a first signal 1, when a switch 20 ', for example by turning a Zündschlüs- A vehicle is closed to start the vehicle.
  • a main relay 12 is actuated, so that then in a line 2 at a first switch 5a on the input side, a battery voltage is applied.
  • a microcontroller 10 receives a signal of a voltage regulator chip 1 1 connected to it via a line 40, which in turn detects that the first signal 1 is applied to the engine control unit V.
  • the microcontroller 10 then switches on a module 13, 14 via a line 41, reference numeral 13 (in FIG. 1: 6a) designating an output stage component (low-side output stage, in particular starter output stage component R2S2) and denoted by reference numeral 14 (in FIG 1: 7) an inverter in the form of a transistor.
  • the module 13, 14 (in Fig. 1: 67) generates an outgoing signal 1 a.
  • the signals 1 and 1 a then cooperate in such a way that a virtual second switch 5b is formed, which serves to control the first switch 5a.
  • the second switch 5b controls the first switch 5a in such a way that the first switch 5a is switched on only when a signal 1 is present and at the same time when the corresponding signal 1a of the module 13, 14 is applied, so that then the battery voltage in a circuit or line 2a which is connected to the output of the switch 5a is provided.
  • diagnostic lines 1 1 a, 1 1 b are arranged, which are connected to corresponding inputs of the microcontroller 10.
  • a diagnostic line 1 1 c is connected to the circuit 2a, which is also connected to an input of the microcontroller 10 ller.
  • These diagnostic lines 1 1 a, 1 1 b, 1 1 c serve to LER of the engine control unit V and errors in the circuits connected via corresponding lines 3a, 3b to detect, distinguish and document.
  • the documentation of these errors takes place, for example, in a fault memory of the microcontroller 10, which has an external connection for a diagnostic tool.
  • the diagnosis of the errors takes place by means of analog-digital
  • Fig. 3a is a simplified view of FIG. 2 is shown with a first switch 5a and a second switch 4a, which controls a starter relay 30 of a vehicle via a line 3a.
  • a diagnostic line 1 1 a for the second switch 4a and a diagnostic line 1 1 c for the first switch 5a are connected according to the arrangement in Fig. 2 with a microcontroller (not shown here) and grab a voltage at the output of the respective switch 4a, 5a from error of the engine control unit V or the circuit for to detect the starter relay 30.
  • the switch 5a In a normal operation of a vehicle, the switch 5a is turned on, that is, the battery voltage is applied to the subsequent line 4a '. However, the switch 4a, which controls a starter relay 30, is turned off, ie the battery voltage is not applied to the line 3a. Accordingly, a voltage is measured in the diagnostic line 1 1 c by means of an analog-to-digital converter, which is above a certain tolerance threshold A, since the switch 5 a is turned on. If the switch 5a were off, a voltage below the tolerance threshold A would be measured. When switched off switch 4a can not be determined based on the diagnostic line 1 1 a, to which a 5V diagnostic voltage is applied to diagnose errors, whether a short circuit K of the starter relay 30 is present.
  • the switch 4a is turned on for a very short time and at least the voltage in the diagnostic line 11a is measured by means of an analog-to-digital converter in the microcontroller 10.
  • An error-free operation is detected when an impedance of the connected via the diagnostic line 1 1 a circuit 3a for certain DC and AC voltages above a certain tolerance threshold B.
  • a smaller voltage value or an impedance smaller than the tolerance threshold value B for the specific DC or AC voltages is determined in the diagnosis line 11a, so that then a short circuit K to ground M is determined accordingly.
  • the microcontroller 10 then controls the switch 4a and the switch 5a so that they are switched on and / or off accordingly to allow an analysis or repair of the short circuit K.
  • the starter relay 30 then both the switch 4a and the switch 5a can be turned off to prevent spinning of the starter relay 30.
  • FIG. 3b A case of a short circuit K in the switch 4a is now shown schematically in FIG. 3b with reference to a simplified diagram according to FIG. Without a short circuit K, a voltage above the corresponding tolerance threshold value A is measured when the switch 4a is switched off and the switch 5a is switched on at the diagnostic line 11, whereas in the diagnosis line 11a only the usual voltage is measured when the switch 4a is switched off.
  • the switch 4a If the engine is started, no error is initially diagnosed, since for its start both the switch 5a and the switch 4a must be turned on to confirm the starter. However, if the switch 4a is then switched off as a result of a successful starting process of the engine, so that the starter does not spin, or is the engine already in operation. was, however, in the corresponding diagnostic line 1 1 a still the same voltage as measured in the on state.
  • the microcontroller 10 detects an internal fault of the engine control unit V and then optionally shuts off the switch 5 a in order to avoid further damage to the engine control unit V or the connected circuit 3 a.
  • a determination and differentiation of further internal and external errors, such as a short circuit of the starter with the battery voltage, an interruption of the line 3a outside of the engine control unit V or a short circuit of the switch 5a is based on the diagnostic lines 1 1 a,
  • the switch 4a and the switch 5a can be alternately turned on and off by the engine control unit to detect and discriminate the various types of errors.
  • a separate line to the starter or a short to the battery is measured for example via diagnostic lines 1 1 a, 1 1 c in the off state of the switch 4a, whereas a short circuit to ground M during the on state of the switch 4a is measured.
  • the impedance of the connected circuit is determined by means of the diagnostic line 1 1 a. If the impedance is above a certain tolerance threshold C, e.g. several hundred kilohms, an interruption is detected as an error. If the impedance is below a certain tolerance threshold D, for example a few kiloohms, no error is caused by the
  • the tolerance threshold D is determined in accordance with typical resistance values of the connected circuit. Furthermore, certain errors must be continuously checked by the engine control unit V. For example, to prevent a connected to the engine control unit V fuel pump uncontrollably promotes fuel by a switch 4a, via which a fuel pump is connected, is bridged by a short circuit. In this case, then the switch 4a and the switch 5a are turned off within 500 ms, if a corresponding
  • Error is detected. Furthermore, it is necessary after a first detection of an error to detect the error within a fixed period again, for example, to detect a short circuit K on the basis of a loose and strikethrough cable and then turn off the switch 4a and the switch 5a, to damage the Device and to avoid external circuits.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Motorsteuergerät zum Ansteuern eines Stromkreises, insbesondere eines Starters in einem Fahrzeug. Das Motorsteuergerät umfasst dabei zumindest ein erstes Mittel (31) zum Bereitstellen eines ersten Signals (1), insbesondere eines Zündsignals, ein zweites Mittel (30) zum Bereitstellen einer Spannung (2) für den Stromkreis, ein drittes Mittel (32) zum Anschließen des Stromkreises, einen ersten Schalter (5a), der zwischen zweitem und drittem Mittel zum Steuern des Stromkreises angeordnet ist und ein viertes Mittel (13,14) zur Erzeugung eines zweiten Signals, wobei das erste Signal (la) mit dem zweiten Signal (la) zur Bildung eines virtuellen zweiten Schalters zusammenwirkt zum Ein- oder Ausschalten des Stromkreises mittels des ersten Schalters (5a).

Description

Beschreibung
Titel
Motorsteuergerät zum Ansteuern eines Stromkreises und Verfahren Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Motorsteuergerät zum Ansteuern eines Stromkreises, insbesondere eines Starters in einem Fahrzeug. Motorsteuergeräte werden in der Automobiltechnik eingesetzt und dienen dort zur Steuerung von Motorkomponenten, beispielsweise eines Starters des Motors oder einer Kraftstoffpumpe. Über Ein- und Ausgänge können an das Motorsteuergerät entsprechende Motorkomponenten zu deren Steuerung angeschlossen werden. Über einen ersten Eingang des Motorsteuergeräts liegt dabei beispiels- weise die Batteriespannung an, über einen zweiten Eingang kann ein Signal bereitgestellt werden, beispielsweise ein Zündsignal, welches dann innerhalb des Motorsteuergeräts entsprechende Schalter betätigt, sodass letztendlich der Starter oder die Kraftstoffpumpe bestromt werden können und der Motor dann durch das Einschalten des Starters und der Kraftstoffpumpe gestartet wird.
Die Schalter sind dabei üblicherweise entweder einseitig mit dem Pluspol der Batteriespannung verbunden und schalten nach einem entsprechenden Signal des Mikrocontrollers ein Starterrelais etc. nach Masse. Derartige Schalter sind als sog. Highside-Schalter bekannt. Es gibt jedoch auch den umgekehrten Fall, bei dem ein sog. Lowside-Schalter das Starterrelais oder das Kraftstoff-
Pumpenrelais mit dem Minuspol der Batteriespannung verbindet.
Um Fehler in den Schaltkreisen beim Betrieb eines Fahrzeugs erkennen zu können, beispielsweise Kurzschlüsse des Starters nach Minus oder Masse, sind aus der DE 196 165 43 C1 oder DE 44 02 1 15 A1 entsprechende Vorrichtungen mit besonderen Schaltungen bzw. Motorsteuergeräte bekannt geworden, die eine Fehlererkennung von Kurzschlüssen ermöglichen.
Darüber hinaus ist es bekannt geworden, zur Erhöhung der Sicherheit gegenüber Fehlern, insbesondere gegenüber Kurzschlüssen beim Starten von Fahrzeugen sowohl einen Highside- als auch einen Lowside-Schalter vorzusehen. Die Funktionsweise ist wie folgt. In dem Motorsteuergerät ist ein Highside-Schalter vorgesehen, der einerseits mit der Batteriespannung, andererseits mit einem ersten Ausgang des Motorsteuergeräts verbunden ist. Die Ansteuerung des Highside- Schalters erfolgt dabei über einen Mikrocontroller des Motorsteuergeräts. In dem
Motorsteuergerät ist weiter ein Lowside-Schalter vorgesehen, der mit einem Ausgang des Motorsteuergeräts verbunden ist, wobei der Ausgang mit Masse verbunden ist, und mit einem zweiten Eingang. Zwischen dem ersten Ausgang und dem zweiten Eingang des Motorsteuergeräts ist ein Relais für den Starter ge- schaltet, welches den Stromkreis des Starters nur bestromt, wenn sowohl Highside- als auch Lowside-Schalter eingeschaltet, d.h. leitend sind. Bei Kurzschluss eines einzelnen Schalters wird damit der Schaltkreis des Starters nicht bestromt, was die Sicherheit erhöht, da ein unkontrolliert anlaufender Starter oder eine Kraftstoffpumpe unerwünscht ist.
Es gibt jedoch einen Trend, das Gewicht von Kabeln, etc. zu minimieren, um das Gewicht des Fahrzeugs insgesamt so gering wie möglich zu halten. In der Praxis wird deswegen häufig entweder der Highside- oder der Lowside-Schalter kurzgeschlossen. Dies spart Gewicht, da auf zusätzliche Kabel für den Anschluss des Relais an den zweiten Eingang des Motorsteuergeräts verzichtet werden kann.
Im Falle des Kurzschlusses des Highside-Schalters wird das Relais des Starters also direkt mit der Batteriespannung verbunden, im Falle des Kurzschlusses des Lowside-Schalters wird das Relais des Starters direkt mit Masse verbunden. Damit werden zwar Kabel und Gewicht eingespart, die Wahrscheinlichkeit eines unkontrollierten Einschaltens des Starters wird damit jedoch erhöht, da jeweils nur noch ein Relais mit einem Schalter den Stromkreis des Starters öffnet bzw. schließt. Vorteile der Erfindung
Das in Anspruch 1 definierte Motorsteuergerät zum Ansteuern eines Stromkreises, insbesondere eines Starters in einem Fahrzeug sowie das entsprechende Verfahren nach Anspruch 10 weisen den Vorteil auf, dass die Sicherheit gegenüber einem ungewollten Einschalten des Stromkreises durch Kurzschluss gesteigert wird und gleichzeitig die Anzahl der hierfür notwendigen Anschlüsse weiter reduziert wird, was insgesamt die Kosten bei gleicher Sicherheit wesentlich verringert. Ebenso wird die Wahrscheinlichkeit eines falschen Anschlusses des Stromkreises reduziert, da nur noch ein Ausgang für den jeweiligen Stromkreis zur Verfügung steht.
Die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des betreffenden Gegenstandes der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das erste und zweite Mittel einen Eingang des Motorsteuergeräts und das dritte Mittel einen Ausgang des Motorsteuergeräts. Der Vorteil hierbei ist, dass auf einfache und kostengünstige Weise das Motorsteuergerät in Stromkreise von Fahrzeugen integriert werden kann und die Signale dann bereitgestellt werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist zumindest ein dritter Schalter zwischen dem ersten Schalter und einem Ausgang des Motorsteuergeräts angeordnet zum Steuern eines zweiten Stromkreises, insbesondere für eine Kraftstoffpumpe. Der Vorteil hierbei ist, dass nicht nur ein Stromkreis, insbesondere der Stromkreis für den Starter über das Motorsteuergerät geschaltet werden kann, sondern unabhängig davon auch weitere Stromkreise, beispielsweise für eine Kraftstoffpumpe, Sensoren zur Überwachung, Zündspulen, etc.. Damit ist die Anzahl der notwendigen Motorsteuergeräte auf ein Minimum reduziert, Gleiches gilt für die Anzahl der Kabel, etc. zum Ansteuern der Stromkreise. Ebenso wird die Wartung bzw. der Austausch des Motorsteuergeräts vereinfacht, da bei Beschädigung oder Fehlfunktion einfach das gesamte Motorsteuergerät ausgetauscht werden kann. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das Motorsteuergerät eine Einrichtung, insbesondere einen MikroController, zur Steuerung zumindest des dritten Schalters. Der Vorteil hierbei ist, dass die Einrichtung nicht nur für die Steuerung des dritten Schalters verwendet werden kann, sondern die Einrichtung kann ebenfalls zur Überwachung von Stromkreisen, die an das Motorsteuergerät angeschlossen sind, dienen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das Motorsteuergerät zumindest eine Einrichtung zur Erkennung von Fehlern. Der Vorteil hierbei ist, dass sowohl Fehler innerhalb der Motorsteuergeräts erkannt werden können, als auch Fehler in den an den Ausgängen des Motorsteuergeräts angeschlossenen Stromkreisen, beispielsweise bei dem Starter, bei Sensoren, etc. Die Einrichtung zur Erkennung von Fehlern detektiert diese Fehler zunächst und, soweit eine Unterscheidung der verschiedenen Fehler nicht möglich ist, überprüft anhand weite- rer Tests, beispielsweise durch Öffnen und Schließen verschiedener Stromkreise und/oder durch Anlegen unterschiedlicher Spannungen innerhalb eines kleinen Zeitfensters, welche Fehler im Einzelnen vorliegen. Die Fehler werden dann in einem Fehlerspeicher abgespeichert, so dass diese dann beispielsweise durch Anschluss eines externen Diagnosewerkzeugs ausgelesen werden können. Ebenso ist es möglich, dass der dokumentierte Fehler auf einer Anzeigeeinrichtung für einen Fahrer eines Fahrzeugs signalisiert wird, damit dieser eine Reparaturwerkstatt aufsuchen und den Fehler beheben lassen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die zumindest eine Einrichtung zur Erkennung von Fehlern zumindest einen Analog-Digital-Wandler.
Der Vorteil hierbei ist, dass auf einfache Weise der jeweilige Status des zu überwachenden Schalters oder Stromkreises abgegriffen werden kann. Durch Vorgabe entsprechender Toleranzschwellenwerte kann dann die Einrichtung mittels der Analog-Digital-Wandler, beispielsweise anhand einer darauf ablaufenden Soft- wäre, verschiedene analoge Pegel analysieren und den jeweiligen Status des zu überwachenden Stromkreises detektieren und dokumentieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das vierte Mittel eine Lowside-Endstufe, insbesondere ein Starter-Endstufenbaustein, z.B. ein R2S2. Der Vorteil hierbei ist, dass der Einsatz einer insbesondere speziell ausgebildeten Lowside-Endstufe auch bei niedrigen Spannungen, insbesondere kleiner 5V beim Startvorgang eines Motors, bei dem die Spannung kurzfristig sehr stark abfällt, möglich ist. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Motorsteuergeräts insgesamt erhöht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die Einrichtung zur Steuerung zumindest des dritten Schalters eine Erkennung von Fehlern des vierten Mittels. Der Vorteil hierbei ist, dass Kosten damit reduziert werden können, da sowohl die Einrichtung den dritten Schalter steuert als auch Fehler des vierten Mittels erkennt. Damit wird eine höchstmögliche Integration der Steuerungs- und Überwachungskomponenten des Motorsteuergeräts erreicht.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Motorsteuergerät in vereinfachter weise zum Ansteuern eines
Stromkreises gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in symbolischer Logikdarstellung;
Fig. 2 ein Motorsteuergerät zum Ansteuern eines Stromkreises gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Schaltbild;
Fig. 3a ein Motorsteuergerät zum Ansteuern eines in einem vereinfachten
Schaltbild;
Fig. 3b ein Motorsteuergerät zum Ansteuern eines in einem vereinfachten
Schaltbild für den Fall eines Kurzschlusses.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben bzw. funktionsgleichen Elemente. Fig. 1 zeigt in vereinfachter weise ein Motorsteuergerät zum Ansteuern eines Stromkreises gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in symbolischer Logikdarstellung. In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein erstes Signal, welches an einem ersten Eingang des Motorsteuergeräts V (s. Fig. 2) gemäß der ersten Ausführungsform anliegt. Ein Modul 67, umfassend einen
Lowside-Endstufenbaustein 6a in Form z.B. eines Starter-Endstufenbausteins, insbesondere eines R2S2-Endst.ufenbaust.eins, und einen dem Endstufenbaustein 6a nachgeschalteten Inverter 7, stellt ein zweites Signal 1 a zur Verfügung. Das erste Signal 1 und das zweite Signal 1 a wirken derart zusammen, dass ein virtueller zweiter Schalter 5b gebildet wird. Der virtuelle zweite Schalter 5b ist dabei in Form eines UND-Gatters ausgebildet. Der Ausgang dieses virtuellen zweiten Schalters 5b ist mit einem ersten Schalter 5a zur Steuerung dieses ersten Schalters 5a verbunden. An dem ersten Schalter 5a liegt ein weiteres Signal 2, hier in Form der Batteriespannung 2, an. Ist der zweite Schalter 5b geschlossen, das heißt liegt am Ausgang des zweiten Schalters 5b ein entsprechendes Signal an, wird der erste Schalter 5a derart geschaltet, dass die Batteriespannung 2 dann auch an einer Leitung 2a anliegt, die mit dem Ausgang des Schalters 5a verbunden ist.
Ausgehend von dem ersten Schalter 5a sind mit der Leitung 2a weitere Schalter 4a, 4b verbunden, die die Batteriespannung 2 für externe Verbraucher bzw. Stromkreise 3a, 3b, beispielsweise einen Starter oder eine Kraftstoffpumpe, über entsprechende Verbindungen zur Verfügung stellen, so dass diese bestromt werden. Die Schalter 4a, 4b sind ebenfalls als logische UND-Gatter ausgebildet.
Der Schalter 4a ist weiter mit einer Leitung 8a verbunden und der Schalter 4b ist mit einer Leitung 8b verbunden. Über die Leitungen 8a, 8b wird jeweils ein Signal, beispielsweise von einem MikroController 10 (Siehe Figur 2), zur Verfügung gestellt, welches die Schalter 4a, 4b betätigt und die Stromkreise 3a, 3b steuert.
Fig. 2 zeigt ein Motorsteuergerät zum Ansteuern eines Stromkreises gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Schaltbild.
In Fig. 2 ist ein Motorsteuergerät V gemäß der ersten Ausführungsform in einem Schaltbild gezeigt. An einem ersten Eingang 20 des Motorsteuergeräts V liegt ein erstes Signal 1 an, wenn ein Schalter 20', z.B. durch Drehen eines Zündschlüs- sels eines Fahrzeugs, zum Starten des Fahrzeugs geschlossen wird. Dadurch wird ein Hauptrelais 12 betätigt, so dass dann in einer Leitung 2 an einem ersten Schalter 5a eingangsseitig eine Batteriespannung anliegt. Gleichzeitig erhält ein MikroController 10 ein Signal eines mit ihm über eine Leitung 40 verbundenen Spannungsreglerchips 1 1 , der wiederum erkennt, dass das erste Signal 1 an dem Motorsteuergerät V anliegt. Der Mikrocontroller 10 schaltet dann ein Modul 13, 14 über eine Leitung 41 ein, wobei mit Bezugszeichen 13 (in Fig. 1 : 6a) ein Endstufenbaustein (Lowside-Endstufe, insbesondere Starter-Endstufenbaustein R2S2) bezeichnet ist und mit Bezugszeichen 14 (in Fig. 1 : 7) ein Inverter in Form eines Transistors. Das Modul 13, 14 (in Fig. 1 : 67) erzeugt ein ausgehendes Signal 1 a. Die Signale 1 und 1 a wirken dann derart zusammen, dass ein virtueller zweiter Schalter 5b gebildet wird, welcher zur Steuerung des ersten Schalters 5a dient. Der zweite Schalter 5b steuert den ersten Schalter 5a derart, dass nur bei Anliegen eines Signals 1 und gleichzeitig beim Anliegen des entsprechenden Signals 1 a des Moduls 13,14 der erste Schalter 5a eingeschaltet wird, sodass dann die Batteriespannung in einem Stromkreis bzw. Leitung 2a, die mit dem Ausgang des Schalters 5a verbunden ist, zur Verfügung gestellt wird.
Von diesem Stromkreis 2a bzw. von Leitung 2a verzweigen wiederum Leitungen 4a' bzw. 4b' zu Schaltern 4a, 4b, welche an das Motorsteuergerät V an Ausgängen 20a, 20b angeschlossene Stromkreise 3a, 3b, beispielsweise für ein Starterrelais des Motors eines Fahrzeugs oder eine Kraftstoffpumpe, mit Spannung versorgen, wenn der entsprechende Schalter 4a, 4b eingeschaltet ist. Um die Schalter 4a, 4b steuern, ist jeweils eine Steuerleitung 8a, 8b zwischen Mikrocontroller 10 und dem jeweiligen Schalter 4a, 4b vorgesehen. Der Mikrocontroller 10 steuert beispielsweise zum Anlassen des Motors dann sowohl den Starter durch Einschalten des Schalters 4a als auch die Kraftstoffpumpe mittels Schalter 4b, wenn diese über die entsprechenden Leitungen 3a, 3b an das Motorsteuergerät V angeschlossen sind.
Zwischen den Ausgängen der Schalter 4a, 4b und den Ausgängen 20a, 20b des Motorsteuergeräts V zum Anschluss der Stromkreise 3a, 3b sind Diagnoseleitungen 1 1 a, 1 1 b angeordnet, die mit entsprechenden Eingängen des Mikrocontrol- lers 10 verbunden sind. Schließlich ist auch eine Diagnoseleitung 1 1 c an den Stromkreis 2a angeschlossen, die ebenfalls mit einem Eingang des Mikrocontrol- lers 10 verbunden ist. Diese Diagnoseleitungen 1 1 a, 1 1 b, 1 1 c dienen dazu, Feh- ler des Motorsteuergeräts V sowie Fehler in den über entsprechende Leitungen angeschlossenen Stromkreise 3a, 3b zu detektieren, zu unterscheiden und zu dokumentieren. Die Dokumentation dieser Fehler erfolgt z.B. in einem Fehlerspeicher des MikroControllers 10, der über einen externen Anschluss für ein Di- agnosewerkzeug verfügt. Die Diagnose der Fehler erfolgt mittels Analog-Digital-
Wandlern im Mikrocontroller 10. Eine Software, die auf dem Mikrocontroller 10 abläuft, ermittelt dann anhand verschiedener Toleranzschwellenwerte für die Spannung, die über die Leitungen 1 1 a, 1 1 b, 1 1 c zur Verfügung gestellt wird, die jeweiligen Fehler.
Exemplarisch wird nachfolgend am Beispiel eines Motorsteuergeräts V gemäß einer ersten Ausführungsform das Erkennen eines internen Fehlers des Motorsteuergeräts V (Fig. 3a) sowie eines Fehlers in einem externen Stromkreis (Fig. 3b) durch das Motorsteuergerät V beschrieben.
In Fig. 3a ist eine vereinfachte Darstellung gemäß Fig. 2 gezeigt mit einem ersten Schalter 5a und einem zweiten Schalter 4a, der über eine Leitung 3a ein Starterrelais 30 eines Fahrzeugs steuert. Weiter ist eine Diagnoseleitung 1 1 a für den zweiten Schalter 4a gezeigt sowie eine Diagnoseleitung 1 1 c für den ersten Schalter 5a. Die Diagnoseleitungen 1 1 a, 1 1 c sind entsprechend der Anordnung in Fig. 2 mit einem Mikrocontroller (hier nicht gezeigt) verbunden und greifen eine Spannung an dem Ausgang des jeweiligen Schalters 4a, 5a ab, um Fehler des Motorsteuergeräts V oder des Stromkreises für das Starterrelais 30 zu detektieren.
Zunächst wird ein fehlerfreier Zustand, das heißt ohne die Überbrückung des Starterrelais 30 durch den Kurzschluss K, beschrieben.
Bei einem normalen Betrieb eines Fahrzeugs ist der Schalter 5a eingeschaltet, d.h. die Batteriespannung liegt an der nachfolgenden Leitung 4a' an. Der Schalter 4a, der ein Starterrelais 30 steuert, ist jedoch ausgeschaltet, d.h. an der Leitung 3a liegt nicht die Batteriespannung an. Entsprechend wird in der Diagnoseleitung 1 1 c eine Spannung mittels eines Analog-Digital-Wandlers gemessen, die oberhalb eines bestimmten Toleranzschwellenwertes A liegt, da der Schalter 5a eingeschaltet ist. Wäre der Schalter 5a ausgeschaltet, würde eine Spannung unterhalb des Toleranzschwellenwertes A gemessen. Bei ausgeschaltetem Schalter 4a kann anhand der Diagnoseleitung 1 1 a, an der zur Diagnose von Fehlern eine 5V Diagnosespannung anliegt, nicht ermittelt werden, ob ein Kurzschluss K des Starterrelais 30 vorliegt. Um nun zu ermitteln, ob ein Kurzschluss K vorliegt, wird der Schalter 4a für sehr kurze Zeit eingeschaltet und zumindest die Spannung in der Diagnoseleitung 1 1 a mittels eines Analog- Digital-Wandlers im MikroController 10 gemessen. Ein fehlerfreier Betrieb wird festgestellt, wenn eine Impedanz des über die Diagnoseleitung 1 1 a angeschlossenen Stromkreises 3a für bestimmte Gleich- und Wechselspannungen oberhalb eines bestimmten Toleranzschwellenwertes B liegt. Bei einem Kurzschluss K wird in der Diagnoseleitung 1 1 a ein kleinerer Spannungswert bzw. eine Impedanz kleiner als der Toleranzschwellenwert B für die bestimmten Gleich- bzw. Wechselspannungen festgestellt, so dass dann dementsprechend ein Kurzschluss K nach Masse M ermittelt wird. In diesem Fall steuert dann der Mikro- controller 10 dementsprechend den Schalter 4a und den Schalter 5a so, dass diese entsprechend ein- und/oder ausgeschaltet werden, um eine Analyse bzw. Reparatur des Kurzschlusses K zu ermöglichen. Im Fall des Starterrelais 30 können dann sowohl der Schalter 4a als auch der Schalter 5a abgeschaltet werden, um ein Durchdrehen des Starterrelais 30 zu verhindern.
In der Fig. 3b ist nun schematisch anhand eines vereinfachten Diagramms gemäß Fig. 2 ein Fall eines Kurzschlusses K im Schalter 4a gezeigt. Ohne einen Kurzschluss K wird bei ausgeschaltetem Schalter 4a und eingeschaltetem Schalter 5a an der Diagnoseleitung 1 1 c eine Spannung oberhalb des entsprechenden Toleranzschwellenwertes A gemessen, wohingegen in der Diagnoseleitung 1 1 a nur die übliche Spannung bei ausgeschaltetem Schalter 4a gemessen wird.
Ist nun der Schalter 4a durch einen Kurzschluss K überbrückt, so besteht eine direkte Verbindung zwischen Ausgang des Schalters 5a und Stromkreis 3a des Starterrelais 30.
Wird der Motor gestartet, wird zunächst kein Fehler diagnostiziert, da für dessen Starten sowohl der Schalter 5a als auch der Schalter 4a eingeschaltet werden müssen, um den Starter zu bestätigen. Wird der Schalter 4a jedoch aufgrund eines erfolgreichen Startvorgangs des Motors dann abgeschaltet, damit der Starter nicht durchdreht, oder befindet sich der Motor bereits im laufenden Betriebszu- stand, wird allerdings in der entsprechenden Diagnoseleitung 1 1 a immer noch gleiche Spannung wie im eingeschalteten Zustand gemessen. Der Mikrocontrol- ler 10 stellt dann einen internen Fehler des Motorsteuergeräts V fest und schaltet dann gegebenenfalls den Schalter 5a ab, um weitere Beschädigungen am Mo- torsteuergerät V oder dem angeschlossenen Stromkreis 3a zu vermeiden.
Auch eine Ermittlung und Unterscheidung von weiteren internen und externen Fehlern, beispielsweise ein Kurzschluss des Anlassers mit der Batteriespannung, einer Unterbrechung der Leitung 3a außerhalb des Motorsteuergeräts V oder auch einen Kurzschluss des Schalters 5a ist anhand der Diagnoseleitungen 1 1 a,
1 1 c bzw. des MikroControllers 10 möglich. Zur Unterscheidung der einzelnen Fehler voneinander können dann zusätzlich der Schalter 4a als auch den Schalter 5a wechselseitig von dem Motorsteuergerät ein- bzw. ausgeschaltet werden, um die verschiedenen Arten von Fehlern zu detektieren und zu unterscheiden.
Eine getrennte Leitung zum Starter oder ein Kurzschluss zur Batterie wird beispielsweise über Diagnoseleitungen 1 1 a, 1 1 c im ausgeschalteten Zustand des Schalters 4a gemessen, wohingegen ein Kurzschluss nach Masse M während des eingeschalteten Zustande des Schalters 4a gemessen wird. Im Falle einer Unterbrechung einer Leitung im angeschlossenen Stromkreises 3a wird beispielsweise die Impedanz des angeschlossenen Stromkreises mittels der Diagnoseleitung 1 1 a ermittelt. Ist die Impedanz oberhalb eines bestimmten Toleranzschwellenwertes C, z.B. mehreren hundert Kiloohm, wird als Fehler eine Unterbrechung detektiert. Liegt die Impedanz unter einem bestimmten Toleranz- Schwellenwert D, beispielsweise wenige Kiloohm, wird kein Fehler durch den
MikroController 10 detektiert. Der Toleranzschwellenwert D wird dabei entsprechend typischen Widerstandswerten des angeschlossenen Stromkreises festgelegt. Des Weiteren müssen laufend bestimmte Fehler durch das Motorsteuergerät V geprüft werden. Beispielsweise soll verhindert werden, dass eine an das Motorsteuergerät V angeschlossene Kraftstoffpumpe unkontrolliert Kraftstoff fördert, indem ein Schalter 4a, über den eine Kraftstoffpumpe angeschlossen ist, durch einen Kurzschluss überbrückt ist. In diesem Fall werden dann der Schalter 4a und der Schalter 5a innerhalb von 500 ms abgeschaltet, falls ein entsprechender
Fehler detektiert wird. Des Weiteren ist es notwendig, nach einem ersten Feststellen eines Fehlers den Fehler innerhalb einer festen Zeitspanne erneut nachzuweisen, um beispielsweise einen Kurzschluss K anhand eines losen und umherschlagenden Kabels ebenfalls zu detektieren und dann den Schalter 4a und den Schalter 5a abzuschalten, um Beschädigungen an der Vorrichtung und an den externen Stromkreisen zu vermeiden.
Da die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbei- spiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige
Weise modifizierbar und abänderbar.

Claims

Ansprüche
1 . Motorsteuergerät (V) zum Ansteuern eines Stromkreises (2a), insbesondere eines Starters in einem Fahrzeug,
umfassend zumindest
ein erstes Mittel (31 ) zum Bereitstellen eines ersten Signals (1 ), insbesondere eines Zündsignals,
ein zweites Mittel (30) zum Bereitstellen einer Spannung (2) für den Stromkreis (2a),
ein drittes Mittel (32) zum Anschließen des Stromkreises (2a),
einen ersten Schalter (5a), der zwischen zweitem Mittel (30) und drittem Mittel (32) zum Steuern des Stromkreises (2a) angeordnet ist und
ein viertes Mittel (13, 14) zur Erzeugung eines zweiten Signals (1 a), wobei das erste Signal (1 ) mit dem zweiten Signal (1 a) zur Bildung eines virtuellen zweiten Schalters (5b) zusammenwirkt zum Ein- oder Ausschalten des Stromkreises (2a) mittels des ersten Schalters (5a).
2. Motorsteuergerät nach Anspruch 1 , wobei das erste und zweite Mittel (30, 31 ) einen Eingang des Motorsteuergeräts (V) umfasst und das dritte Mittel (32) einen Ausgang des Motorsteuergeräts (V) umfasst.
3. Motorsteuergerät gemäß Anspruch 1 , wobei
zumindest ein dritter Schalter (4a, 4b) zwischen dem ersten Schalter (5a) und einem Ausgang (20a, 20b) des Motorsteuergerätes (V) angeordnet ist zum Steuern eines zweiten Stromkreises (3a, 3b), insbesondere für eine Kraftstoffpumpe.
4. Motorsteuergerät gemäß Anspruch 1 , wobei
eine Einrichtung (10), insbesondere ein MikroController vorgesehen ist zur Steuerung zumindest des dritten Schalters (4a, 4b). Motorsteuergerät gemäß Anspruch 1 , wobei
zumindest eine Einrichtung (10, 1 1 a, 1 1 b, 1 1 c) zur Erkennung von Fehlern angeordnet ist.
Motorsteuergerät gemäß Anspruch 5, wobei
die zumindest eine Einrichtung (10, 1 1 a, 1 1 b, 1 1 c) zur Erkennung von Fehlern Analog-Digital-Wandler (10) umfasst.
Motorsteuergerät nach zumindest Anspruch 5,
wobei Fehler des Motorsteuergeräts (V) und/oder Fehler des zu steuernden Stromkreises (3a, 3b) mittels der Einrichtung zur Erkennung von Fehlern (10, 1 1 a, 1 1 b, 1 1 c) zumindest erkennbar und in einem Fehlerspeicher (10) speicherbar sind.
Motorsteuergerät nach zumindest Anspruch 1 , wobei
das vierte Mittel (13, 14) eine Lowside-Endstufe (13), insbesondere einen
R2S2-Endstufenbaustein, umfasst.
Motorsteuergerät gemäß Anspruch 4, wobei
die Einrichtung (10) zur Steuerung zumindest des dritten Schalters (4a, 4b) eine Erkennung von Fehlern des vierten Mittels (13,14) umfasst.
10. Verfahren zum Ansteuern eines Stromkreises (2a), insbesondere eines Star- ters eines Fahrzeugs umfassend die Schritte
Bereitstellen eines ersten Signals (1 ), insbesondere eines Zündsignals, Bereitstellen eines zweiten Signals (1 a), welches mittelbar von dem ersten Signal (1 ) erzeugt wird und wobei das erste Signal (1 ) mit dem zweiten Signal (1 a) zur Bildung eines virtuellen zweiten Schalters (5b) zusammenwirkt zum Steuern eines ersten Schalters (5a) zum Ein- oder Ausschalten des
Stromkreises (2a).
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