JP2010528217A - 電気コンポーネントの状態を内燃機関のエンジン制御装置にフィードバックするための方法 - Google Patents

Abstract

エラー伝送のために、エンジン制御装置と電気コンポーネントの制御ユニットとの間の信号線路をアースに接続することは公知である。実際状態およびエラー診断を信号線路によって伝送することは公知ではない。本発明によれば、エンジン制御装置に至る信号線路のアース接続の持続時間は、エラー識別のために使用される。さらに、電気コンポーネントの実際値をフィードバックするためにも使用することができる。この際エラーは、該エラーの深刻度に応じて、種々異なるエラー８−１１，１３，１５−１８を備えるグループ７，１２，１４に区分され、エラーが深刻になればなるほどアース接続はより長く維持される。これによって、エラー診断および実際状態のフィードバックを最小の付加的コストで達成することができる。

Description

本発明は、電気コンポーネントの状態を内燃機関のエンジン制御装置にフィードバックするための方法であって、前記電気コンポーネントの制御ユニットが使用され、前記電気コンポーネントは、エラーを検出する手段を有しており、かつ信号線路を介して前記エンジン制御装置と接続されており、かつ前記エンジン制御装置において形成されたＰＷＭ信号を受信し、前記制御ユニットは、前記電気コンポーネントのデータを前記制御装置にフィードバックするために前記信号線路をアースに接続する、形式の方法に関する。

車両技術分野においては近年、例えばポンプまたはアクチュエータ等のような電気コンポーネントが、該電気コンポーネントの状態をエンジン制御装置にフィードバックする能力を有するよう要求されることがますます増えてきている。通常これらのコンポーネントは、エンジン制御装置によってパルス幅変調により駆動制御される。この駆動制御は、単独に存在する信号線路によって行われる。この信号線路は、目標信号をエンジン制御装置からコンポーネントの制御ユニットにＰＷＭ符号化の形態で伝送するために使用され、またこれとは逆に、場合によっては起こり得るコンポーネントのエラー状態または実際状態をエンジン制御装置に送るためにも使用されるべきである。

このような診断のための状態のフィードバックは、何らかのエラーが存在する場合にコンポーネントが信号線路をアースに接続する、という点までは公知である。このことはエンジン制御装置によって認識される。なぜならエンジン制御装置はマスターとして機能するからである。同時にエンジン制御装置は信号線路における電圧を測定する。エンジン制御装置がハイレベルを出力したくてもアース接続のせいで線路がローレベルに留まる場合、このことは、コンポーネントが正常に機能していないかまたは線路が短絡しているというサインである。したがって従前は、電気コンポーネントによる信号線路のアースへの切換は、通常、エラーが発生したことをエンジン制御装置に通知するために使用されていた。

しかしながらこのような実施形態では、任意のエラーが発生した場合にのみエラーがエンジン制御装置にフィードバックされ、このエラーの正体を実際に突きとめることができない、つまりエラーを識別できないという欠点がある。さらには、電気コンポーネントの実際状態に関していかなるフィードバックも行われない。

したがって本発明の課題は、電気コンポーネントの状態を内燃機関のエンジン制御装置にフィードバックするための方法を提供し、該方法において、前記電気コンポーネントにおいて発生したエラーが前記エンジン制御装置に伝送されるだけではなく、このエラーがエンジン制御装置において認識される、すなわち識別されるようにすることである。これに加えて、エラーの発生がなくても電気コンポーネントの実際状態に関する情報をエンジン制御装置に通知することができるようにすべきである。

この課題は、アース接続の持続時間をエラーの識別のために使用することによって解決される。これが意味するのはすなわち、信号線路がアースと接続している期間に応じてこの期間を正確に１つのエラーに割り当てることができ、これによってエンジン制御装置がエラーを識別することが可能となる、ということである。このような解決方法のために、使用される構成部材に関して最小限の適合しか必要ない。電気コンポーネントの制御装置においても外部のエンジン制御装置においても、最小限のリソースしか必要ない。なぜならエンジン制御装置に、送信された信号の長さに関する相応の比較コードが保存されてさえいればよいからである。

本発明の別の実施形態においては、アース接続の持続時間が、付加的に、電気コンポーネントの実際値のフィードバックのために使用される。電気コンポーネントのエラーまたは実際状態のフィードバックは、定義上、順次連続して行われる。したがってこのようなフィードバックを、電気コンポーネントの駆動制御が変化しない場合に規則的に実行することは意義深い。電気コンポーネントの実際値の符号化は例えば線形に実施することができ、したがって所定の最大時間（例えば１秒間）にわたるアース接続が１００％の回転数に相当し、前記期間の半分は５０％の回転数に相当するだろう。このことによって、これまで公知ではない、電気コンポーネントの実際値のエンジン制御装置へのフィードバックを、非常に簡単に実現できるだろう。

有利には、第１時間ブロックにおいて、信号線路が予め定められた時間のあいだアースに接続され、マスターとして機能する制御装置に、フィードバックが実施されることが通知される。このことは、障害の発生と、エラーないし実際状態の通知のためのプロトコルとを区別するために必要である。このような障害は、通常この同期化時間よりも格段に短い。

後続の第２時間ブロックにおいて、エラーが発生していない場合には、信号線路とアースとの接続の持続時間が電気コンポーネントの実際状態のための尺度として使用され、その後、前記接続がコンポーネントによって再び解除される。相応にしてエンジン制御装置には、前記第２時間ブロックにおけるアース接続の期間と、実際の回転数との間に正比例関係が存在するということを保存することができる。

付加的に、エラー発生の場合には、信号線路とアースとの接続は、エラーを識別している期間が過ぎ去るまで維持されたままである。このようにして電気コンポーネントの制御ユニットによって検出されたエラーは、エンジン制御装置にコードが相応に保存されている場合には、アース接続の持続時間に基づいて明確に識別することができる。したがって制御ユニットによって検出可能な個々のエラーには、それぞれちょうど１つの規定された期間が割り当てられている。このようにして、このようなエンジン制御装置によるエラー識別を非常に小さい電子的コストによって行うことができるのである。

これに加えて発展された実施形態においては、起こりうるエラーがクラス分けされ、かつ種々異なるグループに割り当てられ、そしてエラーの深刻度に応じて伝送時間が延長される。電気コンポーネントの機能に関して同様の結果を有するエラーは、有利にはこれらのグループに統合される。

相応にして、コンポーネントの制御ユニットの信号線路の接続が、最初に引き続く期間の間に解除される場合には、電気コンポーネントの低減された動作をもたらすエラーのグループからのエラーであると推測され、これに引き続く期間の間に解除される場合には、電気コンポーネントのエラーのグループからのエラーであると推測され、これに引き続く期間の間に解除される場合には、システムにおけるエラーであると推測される。ここでは信号線路のアースとの接続は、発生した最も長い識別期間を有するエラーに対して規定されている期間が終了するまで維持されたままである。これによって、実際に最も深刻なエラーがエンジン制御装置にフィードバックされ、相応の手段を講じることができることが保証される。

特に有利な実施形態は、電気コンポーネントが電気モータによって動作するポンプである場合である。この場合、ポンプの低減された動作をもたらすエラーのグループは、第１回転数限界値のための時間ブロックと、第２回転数限界値のための時間ブロックと、ドライラン検出のための時間ブロックと、出力限界値のための時間ブロックとに細分されている。これらの時間ブロックは、第１の、さほど深刻でないエラーグループとして機能する。

有利には、電気コンポーネントが電気モータによって動作するポンプである場合、電気コンポーネントのエラーのグループは、過電流によるポンプエラーのための少なくとも１つの時間ブロックを含む。したがってこのポンプエラーは第２エラーグループを形成し、該第２エラーグループは、より高い重要度に基づいて、最初に述べたエラーグループの後にチェックされる。

電気モータによって動作されるポンプを使用する場合に、システムにおけるエラーのグループが、少なくとも１つの、発生した過電圧のための時間ブロックと、ドライランスイッチオフのための時間ブロックと、温度スイッチオフのための時間ブロックとを含んでいると同様に有利である。このようなエラーによればシステムの機能性がこれ以上提供されなくなってしまうので、エンジン制御装置によって例えば乗用車の運転者に対して相応のフィードバックを行わなければならないだろう。

本発明の方法ならび発展形態による方法ステップによれば、電気コンポーネントの状態についてのエンジン制御装置へのフィードバックが簡単に保証される。送信されたエラーの相応の重要度によって、場合によって必要とされる対策手段の導入が可能となる。これまでに公知の実施形態に比べてこのようなフィードバックは、制御信号の変更が行われない限り、期間全体において、または、周期的に実施することができる。エンジン制御装置に、現実の実際状態を提供することも可能である。このために外部の制御装置におけるコストは非常に少ない。

以下、本発明の方法を、電気モータによって動作されるポンプの実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、ポンプの実施例における電気コンポーネントの状態をフィードバックするための本発明の典型的なプロトコルを示す。 図２は、エラー発生がなく、ポンプの名目回転数の５０％の場合における本発明の方法の経過を示す。 図３は、ポンプにおいて過電流エラーが発生した場合におけるプロトコルを示す。 図４は、使用に応じて種々異なるモードが選択可能なフィードバックのための方法を示す。

内燃機関の制御装置における電気コンポーネントの状態をフィードバックするための図示の方法を、自動車に取り付けられた電気的冷却水ポンプの例において説明する。自動車にはエンジン制御装置が配置されており、このエンジン制御装置は信号線路を介して冷却水ポンプの制御ユニットと接続されている。この制御ユニットは、ポンプのエラーを検出するため、ないしは動作状態を測定するための種々異なる手段を含む。このような回路技術手段は公知である。例えばポンプの回転数は、非接触センサによって検出される。例えば過電流または過電圧等を検出するための相応の電気回路も公知である。

本発明の方法は、冷却水ポンプの制御ユニットとエンジン制御装置との間の信号線路を介してできるだけ多くの情報を交換する手段を提供する。

信号線路においては、エンジン制御装置によってただ２つの状態、すなわちハイ状態またはロー状態のみを測定することができる。通常、制御ユニットは、パルス幅変調されたエンジン制御装置の信号を受信し、この際信号線路は、ハイレベルないしローレベルを交互に有する。この時間の種々異なる持続時間が、ポンプの回転数制御のために使用される。しかしながら冷却水ポンプの制御ユニットは、相応の回路によって信号線路をアースに接続することが可能であり、これによってエンジン制御装置は、信号線路のアース接続が存在する間はずっとローレベルのみを受信する。

図１には、電気モータによって動作される冷却水ポンプのエンジン制御装置の典型的な制御１が示されている。これに関して制御ユニットには、エンジン制御装置の信号線路を介してＰＷＭ信号２が伝送される。制御ユニットがこのような信号を受信すると、ポンプは、場合によって変更されたＰＷＭ信号２が信号線路に介して伝送されるまで、前記信号から結果として生じる回転数によって作動される。ここで、制御ユニットが信号線路をアースに接続する可能性が存在する。このことは、固定的に定められている間隔をおいて行うことができる。この間隔を非常に小さく選択することも可能である。信号がアースに接続されている間の期間３は、状態をフィードバックするために使用され、これらのうちの１つが相応に拡大されて図示されている。

例えばＰＷＭ信号２の所定の期間が経過した後、ポンプの制御ユニットは信号線路をアースに接続する。図１の実施例によれば、フィードバックが実行されることをエンジン制御装置に通知するために、アース接続がまず１００ｍｓ間保たれる。したがってこの時間スパンは、同期化時間ブロック４を形成する。この同期化時間ブロック４には、例えば長さ１秒間の、実際回転数のための時間ブロック５が後続する。これら２つの時間ブロック４および５は、実行すべきそれぞれのフィードバックの際に少なくとも部分的に出力されて、グループ６に統合され、このグループ６の後、エラーが発生していない場合には伝送が終了する。したがって、ただグループ６の伝送だけの場合には、ポンプは正常である。

このグループ６には、ポンプの低減された動作を識別するための第２グループ７が後続する。この第２グループ７は、本実施例においては、１００ｍｓ持続する時間ブロック４つから構成されている。時間ブロック８は、第１回転数限界値を検出するために使用され、時間ブロック９は、第２回転数限界値を検出するために使用され、時間ブロック１０は、ドライランを検出するために使用され、時間ブロック１１は、ポンプの出力限界値を検出するために使用される。

前記第２グループ７にはグループ１２が後続しており、このグループ１２ではポンプエラーが統合される。本実施例においては、グループ１２は、過電流ないし妥当性エラー（Plausibilitaetsfehler）１３を検出するための時間ブロック１３のみから構成されており、この時間ブロック１３も同様に１００ｍｓの長さである。

グループ１２のエラー伝送に引き続き、グループ１４のエラーが伝送され、このグループ１４ではシステムエラーが順次処理される。ここでは、システムエラーの第１時間ブロック１５として過電圧の識別が存在し、第２時間ブロック１６としてドライランの遮断の検出が存在し、第３時間ブロック１７として温度スイッチオフの検出が存在し、第４時間ブロック１８として、不完全なリレー供給の識別が存在する。このようにして、時間ブロック４〜１８からなるこれらの時間ブロックないしグループは、エンジン制御装置への冷却水ポンプの制御ユニットの状態のフィードバックが最大限に実施された経過を形成する。

このプログラムの経過後に、ポンプの制御ユニットは、再度フィードバックが行われるまで少なくとも０．５〜１秒間待機する。このことは、フィードバックの経過後に、エンジン制御装置とポンプの制御ユニットとの間において再び信号線路の通常の接続が形成されることを意味している。

図２は、ポンプが最大回転数に比べて５０％の回転数によって作動される場合に、フィードバック経過がどのように実施されるかを詳細に説明している。信号線路がアースに接続された後、まず同期化時間ブロック４が伝送され、これによってエンジン制御装置は、フィードバックが行われることを認識する。さらに本実施例においては、アースとの接続が０．５秒間保持され、さらに再び切り換えられる。このことは、エンジン制御装置にとって、線形の相関関係が規定されている場合、以下のことを意味する。すなわち、実際回転数の時間ブロック５の信号が、１秒である可能な全長の半分の長さしかないので、回転数もまた最大回転数の５０％にしかならないということを意味するのである。制御ユニットにおいてエラーが検出されていないので、この個所において信号線路のアースへの接続は終了し、信号線路を介して改めてＰＷＭ信号２がエンジン制御装置から冷却水ポンプの制御ユニットへと伝送される。

図３には別の説明のために、ポンプエラーのグループ１２から、制御ユニットが時間ブロック１３によって過電流を検出する場合に、プログラムがいかに経過するかを示す。この場合、信号線路のアースへの接続は、時間ブロック４、すなわち同期化時間ブロック、実際回転数のための時間ブロック５、第１回転数限界値のための時間ブロック８、第２回転数限界値のための時間ブロック９、ドライラン検出のための時間ブロック１０、出力限界値のための時間ブロック１１、そして最後に過電流のための時間ブロック１３の間の期間が満了するまでずっと保持される。このことは、アースとの接続が１．６秒間維持されたままであることを意味している。エンジン制御装置はここで、エンジン制御装置と電気コンポーネントとの間の信号線路の通常の接続が１．６秒後に再び形成されることを認識し、そしてエンジン制御装置に保存された比較コードに基づいて、１．６秒間にわたるアース接続に相当する過電流エラーが存在するらしいということを確認することが可能である。

このことから、エラーが発生した場合、実際回転数を実際にはフィードバックすることができないことも明らかである。しかしながらエンジン制御装置が例えば相応のエラーメッセージを車両運転手に転送することは、依然として可能である。

このような方法が保存されている場合には、例えば種々異なる自動車または内燃機関においてどのモードでこのようなシステムを使用するべきかを自由に選択することももちろん可能である。図４に示されるように、第１エラーケース１９においては、以下のようなモードが選択されている。すなわちポンプが正常である場合においても、グループ７においてエラーが発生した場合、つまり低減された動作の場合においても、グループ１２，１４でエラーが発生した場合、つまりポンプエラーまたはシステムエラーの場合においても、プロトコル伝送が実施されるというモードが選択されている。ライン２０においては、ポンプエラーないしシステムエラーの場合にのみ、すなわちグループ１２または１４のいずれかによる比較的困難なエラーの場合にのみ伝送が実施されることが示されている。

これに続くライン２１には第３モードが示されており、この第３モードにおいてはそれぞれのエラーケースにおいて、すなわち低減された動作を表すグループ７のエラーが発生した場合においても、ポンプエラーまたはシステムエラー、つまりグループ１２または１４からのエラーの場合においても、プロトコルの伝送が行われる。ライン２２によれば、ハードまたはソフトウェアの変更を実施する必要のない、プロトコルの伝送の完全な非活性化も考えられる。これによって、種々異なるモード間において切換が可能となるので、種々異なるユーザの希望に対応することができる。

状態をフィードバックするためのこのような方法によれば、非常にフレキシブルな診断機能性が得られ、コンポーネントないし制御ユニットないしエンジン制御装置において、最小の付加的リソースしか必要ないことは明白である。実施例において示したこのようなプロトコルの伝送は、公知の従来技術に対する互換性は維持したままで、とりわけ実際値に関する付加的な情報を伝送することが可能である。プロトコル監視はもはや必要ない。さらには、エラーを相応にグループ分けすることによって、制御のブラインド時間が最小化されることが保証される。使用される電気コンポーネントに応じた適合、または起こりうるエラーの処理の際における別のグループ再分割、ないし、別の経過を選択できることは明白であろう。全ての規定すべき種々のグループをどの程度まで実際に使用するか、または付加的なグループまたは時間ブロックをどの程度まで規定するかは、それぞれのユーザの裁量に委ねられている。

Claims (10)

1. 電気コンポーネントの状態を内燃機関のモータ制御装置にフィードバックするための方法であって、
   前記電気コンポーネントの制御ユニットが使用され、
   前記電気コンポーネントは、エラーを検出する手段を有しており、かつ信号線路を介して前記モータ制御装置と接続されており、かつ前記モータ制御装置において形成されたＰＷＭ信号を受信し、
   前記制御ユニットは、前記電気コンポーネントのデータを前記制御装置にフィードバックするために、前記信号線路をアースに接続する、
   形式の方法において、
   アース接続の持続時間が、エラーの識別のために使用される、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記アース接続の持続時間は、付加的に、前記電気コンポーネントの実際値をフィードバックするために使用される、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記フィードバックの第１時間ブロック（４）において、マスターとして機能する前記エンジン制御装置にフィードバックが実施されることを通知するために、前記信号線路が予め規定された時間のあいだアースに接続される、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 第２の可変的な時間ブロック（５）において、エラーが発生していない場合、信号線路とアースとの接続の持続時間が電気コンポーネントの実際状態のための尺度として使用され、
   その後、前記接続が前記電気コンポーネントの制御ユニットによって再び解除される、
   ことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. エラー発生の場合、前記信号線路とアースとの接続は、前記エラーを識別している期間が過ぎ去るまで維持されたままである、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の方法。
6. 起こりうる前記エラーがクラス分けされ、種々異なるグループ（６，７，１２，１４）に割り当てられる、
   ことを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記電気コンポーネントの制御ユニットの信号線路の接続が、
   最初に引き続く期間の間に解除される場合には、電気コンポーネントの低減された動作をもたらすエラー（７）のグループからのエラーであると推測され、
   この後に続く期間の間に解除される場合には、電気コンポーネントのエラーのグループ（１２）からのエラーであると推測され、
   この後に続く期間の間に解除される場合には、システムにおけるエラーのグループ（１４）からのエラーであると推測され、
   前記信号線路のアースとの接続は、発生した、最も長い識別時間を有するエラーに対して規定されている期間が終了するまでずっと維持されたままである、
   ことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記電気コンポーネントは、電気モータによって動作されるポンプであり、
   低減された動作をもたらすエラーのグループ（７）は、第１回転数限界値のための時間ブロック（８）と、第２回転数限界値のための時間ブロック（９）と、ドライラン検出のための時間ブロック（１０）と、出力限界値のための時間ブロック（１１）とに細分されている、
   ことを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 前記電気コンポーネントは、電気モータによって動作されるポンプであり、
   電気コンポーネントのエラーのグループ（１２）が、過電流によるポンプエラーのための少なくとも１つの時間ブロック（１３）を含む、
   ことを特徴とする請求項７記載の方法。
10. 前記電気コンポーネントは、電気モータによって動作されるポンプであり、
    システムにおけるエラーのグループ（１４）が、少なくとも１つの、発生した過電圧のための時間ブロック（１５）と、ドライランスイッチオフのための時間ブロック（１６）と、温度スイッチオフ（１７）のための時間ブロックとを含む、
    ことを特徴とする請求項７記載の方法。

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