WO1993021571A1 - Verfahren und vorrichtung zum abgleich eines mit einem mikrorechner versehenen steuergeräts - Google Patents

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WO1993021571A1
WO1993021571A1 PCT/DE1993/000332 DE9300332W WO9321571A1 WO 1993021571 A1 WO1993021571 A1 WO 1993021571A1 DE 9300332 W DE9300332 W DE 9300332W WO 9321571 A1 WO9321571 A1 WO 9321571A1
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Hermann Vetter
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Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/468—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc characterised by reference voltage circuitry, e.g. soft start, remote shutdown

Definitions

  • the invention relates to a method for comparing a control device provided with a microcomputer ZJ ⁇ el ⁇ t i see control of a consumer and Verric device for performing the method.
  • the inventive method and the inventive apparatus for calibration of a control device with the kenn ⁇ characterizing features of claims 1 and 5 respectively have demumble ⁇ the advantage that the desired load current by "a balance can be adjusted very accurately, in which no change of the hardware
  • the adjustment can be carried out very quickly and precisely, and in principle a multiple adjustment process is also possible, for example when the consumer is replaced.
  • the requirements for the accuracy of a current regulator which may be designed as a hybrid component or IC may be lower, and nevertheless, a very exact current setting is possible by means of the method according to the invention.
  • the cause of the tolerances which occur is irrelevant in this software comparison.
  • the recorded current values are expediently fed back serially to the microcomputer.
  • a non-volatile memory which is connected to the microcomputer or integrated in it, is suitable for recording correspondingly formed correction values or corrected values.
  • Fig. 1 is a block diagram of a control unit with an inductive load connected to it and a balancing device and
  • Fig. 2 shows a linear current characteristic to explain the mode of operation.
  • an electronic control device 10 controls the current for a connected inductive consumer 11, which is, for example, a solenoid valve, an ignition coil, a relay, an actuator or the like. can act.
  • a connected inductive consumer 11 which is, for example, a solenoid valve, an ignition coil, a relay, an actuator or the like. can act.
  • the control device 10 has a microcomputer 12 which contains the control program for the consumer 11 or the consumer current. Sensors, control connections and control elements that may be required for this purpose are not shown for simplification.
  • the microcomputer 12 is connected to a non-volatile memory 13 in which characteristic diagrams, characteristic curves and / or the control program can be stored.
  • a non-volatile memory can be, for example, a battery-buffered RAM, an EPROM or an E ⁇ PR0M. Other known non-volatile memories, which can also be written to, can of course also be used. Instead of only one non-volatile memory 13, two or more memories can also be provided. Characteristic maps, characteristic curves and / or the control program are stored in one or more memories, while the correction values for characteristic curves or characteristic maps are entered in a further, writable memory.
  • the control output of the microcomputer 12 controls a current control IC 14, which can also be designed as a current control hybrid module. Its control output in turn controls an output stage power transistor 15, which is connected in series with a measuring resistor 16 and the inductive load 11 between the connections of the supply voltage (ground and positive pole). The two connections of the measuring resistor 16 are fed back to the current control IC 14 for the purpose of current control.
  • a capacitor 17 is connected in parallel with the switching path of the power transistor 15 to relieve the switching.
  • a free-running diode 18 is connected between the switching path of the power transistor 15 and the positive pole of the supply voltage.
  • any current control functions that may be required can also be contained in the microcomputer 12, so that the current control IC 14 can also be omitted.
  • a current measuring instrument 19 is connected in series with the consumer 11. The measured current is fed to a current detection circuit 20, in which a voltage signal proportional to the current and suitable for further processing is generated. This is digitized in a downstream analog / digital converter and fed as a serial signal via serial lines 22 (eg L line and K line) to a serial port 23 of the microcomputer 12.
  • the current measuring instrument 19 can also be dispensed with in the balancing device. Furthermore, it is in principle possible to also feed the recorded current measurement data in parallel to the microcomputer.
  • FIG. 2 shows an linear characteristic curve which indicates the desired current through the consumer 11 as a function of corresponding hexadecimal values which the microcomputer 12 specifies for setting the corresponding current values.
  • a calibration program is started in the microcomputer 12 to test and adjust the control units in the manufacturing plant. In principle, this can already be contained in the microcomputer 12, or the microcomputer 12 is acted upon from the outside by this program. As a result, a first hexadecimal value A is initially used to generate a small one, given an linear current characteristic according to FIG. 2
  • a second hexadecimal value B is specified, which is to lead to a high current value I ax so-, l, l.
  • the current value Imax i measured g 3 gives way. st. from the desired setpoint and is again too high in this example. It corresponds to a theoretical Hexa ⁇ decimal B l.
  • the hexadecimal value A is now set to the value A 'and the value B to the value B ! increases, the control output signal of the microcomputer 12 for the current control -IC 14 not being changed in each case.
  • the adjustment program can be reactivated and the current tolerances can be adjusted to the value zero or almost zero.
  • the current characteristic can be stored in the memory 13 as a function or as a map. Accordingly, the map or the Function can be changed by either writing in other values or adding correction values.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Abgleich eines mit einem Mikrorechner (12) versehenen Steuergeräts (10) zur Steuerung eines elektrischen Verbrauchers (11) sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen. Hierbei wird mit Hilfe eines Abgleichprogramms von Mikrorechner (12) wenigstens ein Vorgabewert zur Erzeugung eines Stromflusses im Verbraucher (11) ausgegeben. Der als Folge im Verbraucher fließende Strom wird gemessen und als digitaler Wert zum Mikrorechner (12) rückgeführt. Nun wird der gemessene Stromwert (Iist) mit einem Sollwert (Isoll) verglichen, der gemäß einer im Mikrorechner enthaltenen Kennlinie dem Vorgabewert zugeordnet ist. Durch einen Korrekturvorgang wird der Vorgabewert einem Kennliniengrundwert zugeordnet, der dem gemessenen Stromwert entspricht, wobei das Ausgangssignal des Mikrorechners unverändert bleibt. Ein entsprechend korrigierter Wert, ein additiver Korrekturwert oder eine Korrekturfunktion wird schließlich abgespeichert. Hierdurch kann durch reinen Software-Abgleich mit geringem Aufwand eine sehr genaue Einstellung des gewünschten Stroms im Verbraucher erreicht werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Abαleich eines mit einem Mikrorechner versehenen Steuergeräts
STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleich eines mit einem Mikrorechner versehenen Steuergeräts ZJΓ elε t i sehen Steuerung eines Verbrauchers sowie eine Verric tung zur Durchführung des Verfahrens.
Bekannte Steuergeräte dieser Art weisen häufig einen als Hybridbauelement oder integrierten Schaltkreis ausgebildeten Stromregler auf, der auf dem Hybridbaustein oder dem inte¬ grierten Bauteil beispielsweise durch Wegbrennen von Brücken in Widerstandsanordnungen abgegl ichen wird. Dies erfolgt üblicherweise während des Fertigungsprozesses. Dieses Ver¬ fahren ist zum einen sehr aufwendig, vor allem dann, wenn noch für den Abgleich ein Verbraucher angeschlossen werden soll , und zum anderen muß das Hybridbauteil oder das inte¬ grierte Bauteil bei der Fertigung mit entsprechenden Abgleich Strukturen versehen werden, die den Aufbau komplizierter machen. Darüber hinaus sind der Feinheit des Abgleichs Grenzen gesetzt, da derartige Abgleichstrukturen nicht in beliebig feiner Unterteilung mit vertretbarem Aufwand hergestellt werden können. Liegen keine Abgleichstrukturen vor oder sind die Funktionen des Stromreglers im Mikro¬ rechner mitintegriert, so kann das bekannte Abgleichver¬ fahren nicht durchgeführt werden. Bauteiletoleranzen und die Toleranzen des angeschlossenen Verbrauchers, wie einer Magnetwicklung od.dgl ., treten dann als Toleranz beim End¬ produkt auf, was häufig nicht mehr vertretbar ist. VORTEILE DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abgleich eines Steuergeräts mit den kenn¬ zeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 5 haben demgegen¬ über den Vorteil, daß der gewünschte Verbraucherstrom durch" einen Abgleich sehr exakt eingestellt werden kann, bei dem keinerlei Veränderung der Hardware erforderlich ist. Der Abgleich kann sehr schnell und präzise erfolgen, wobei prinzipiell auch ein mehrfacher Abgle chvorgang möglich ist, beispielsweise dann, wenn der Verbraucher ausgetauscht wird. Die Anforderungen an die Genauigkeit eines gegebenenfalls als Hybr dbauteil oder IC ausgebildeten Stromreglers können geringer sein, und dennoch wird mittels des erf ndungsge¬ mäßen Verfahrens eine sehr exakte Stromeinstellung möglich. Die Ursache der auftretenden Toleranzen ist bei diesem Software-Abgleich ohne Bedeutung. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Normverbraucher oder auch der individuell dem jeweiligen Steuergerät zu¬ geordnete Verbraucher angeschlossen sein.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens bzw. der im Anspruch 5 angegebenen Vorrichtung möglich.
Liegt eine im wesentlichen lineare Kennlinie für den Ver¬ braucherstrom vor, so genügt die Ausgabe von wenigstens zwei Vorgabewerten, von denen einer dem unteren und einer dem oberen Bereich der Kennlinie zugeordnet ist, wobei nach Durchführung der Korrekturvorgänge eine entsprechende lineare Interpol tion der übrigen Kennlinienwerte erfolgt. Auf diese Weise können sehr schnell und präzise alle Werte einer Kennlinie interpoliert bzw. umgerechnet werden. Liegt eine nichtl ineare Kennl inie vor, so kann dennoch durch Erzeugung einer Vielzahl von Vorgabewerten nachein¬ ander und entsprechende Korrekturen die gesamte Kennlinie bzw. die Kennl iniengrundwerte korrigiert werden, wobei ledigl ich noch zwischen den einzelnen Kennl inienwerten Interpolationen durchgeführt werden üssen, wobei die ein¬ zelnen Kennl inienwerte relativ dicht nebeneinander gelegt werden können. Ein derartiger Abgleich einer nichtl inearen Kennlinie oder auch eines nichtl inearen Toi er anzverhal tens kann mit den bekannten Methoden nicht durchgeführt werden.
Zur schnellen, kontinuierl ichen Durchführung des Abgleichs werden die erfaßten Stromwerte zweckmäßi gerwe i se seriell dem Mikrorechner rückgeführt.
Zur Aufnahme entsprechend gebildeter Korrekturwerte oder korrigierter Werte eignet sich ein nichtflüchtiger Speicher, der mit dem Mikrorechner verbunden oder in diesem integriert ist.
ZEICHNUNG
Ein Ausführungsbe i spiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts mit einem daran angeschlossenen induktiven Verbraucher und einer Abgleichvorrichtung und
Fig. 2 die Darstellung einer l inearen Stromkennlinie zur Erl uterung der Wirkungsweise.
BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Bei dem in Fig. 1 dargestell en Ausführungsbeispiel steuert ein elektronisches Steuergerät 10 den Strom für einen .daran angeschlossenen induktiven Verbraucher 11, bei dem es sich beispielsweise um ein Magnetventil, eine Zündspule, ein Relais, ein Stellglied od.dgl. handeln kann.
Das Steuergerät 10 weist einen Mikrorechner 12 auf, in dem das Steuer¬ programm für den Verbraucher 11 bzw. den Verbraucherstrom enthalten ist. Gegebenenfalls hierfür erforderliche Sensoren, Steueranschlüsse und Steuerelemente sind zur Vereinfachung nicht dargestellt. Der Mikro¬ rechner 12 ist mit einem nichtflüchtigen Speicher 13 verbunden, in dem Kennfelder, Kennlinien und/oder das Steuerprogramm abgespeichert sein können. Bei einem solchen nichtflüchtigen Speicher kann es sich beispiels¬ weise um ein batteriegepuffertes RAM, einen EPROM oder einen EεPR0M handeln. Andere bekannte nichtflüchtige Speicher, die auch beschrieben werden können, sind selbstverständlich ebenfalls einsetzbar. Anstelle nur eines nichtflüchtigen Speichers 13 können auch zwei oder noch mehr Speicher vorgesehen sein. Dabei sind in einem oder in mehreren Speichern Kennfelder, Kennlinien und/oder das Steuerprogramm abgelegt, während in einem weiteren, beschreibbaren Speicher die Korrekturwerte für Kenn¬ linien oder Kennfelder eingetragen werden.
Der Steuerausgang des Mikrorechners 12 steuert einen Stromregel-IC 14, der auch als Stromregel-Hybridbaustein ausgebildet sein kann. Dessen Steuerausgang steuert wiederum einen Endstufenleistungstransistor 15, der in Reihe mit einem Meßwiderstand 16 und dem induktiven Verbraucher 11 zwischen die Anschlüsse der Versorgungsspannung geschaltet ist (Masse und Pluspol). Die beiden Anschlüsse des Meßwiderstandes 16 sind zu Zwecken der Stromregelung zum Stromregel-IC 14 rückgeführt. Parallel zur Schaltstrecke des Leistungstransistors 15 ist zur Schaltentlastung ein Kondensator 17 geschaltet. Weiterhin ist eine FreiTaufdiode 18 zwi¬ schen die Schaltstrecke des Leistungstransistors 15 und den Pluspol der Versorgungsspannung geschaltet.
Anstelle eines separaten Stromregel-IC 14 oder -Hybridbausteins können gegebenenfalls benötigte Stromregelfunktionen auch im Mikrorechner 12 enthalten sein, so daß der Stromregel-IC 14 auch entfallen kann. Zur Messung des elektrischen Stroms durch den Verbraucher 11 ist ein Strommeßinstrument 19 in Reihe zum Verbraucher 11 geschaltet. Der gemessene Strom wird einer Stromerfassungs Schaltung 20 zugeführt, in der ein dem Strom proportionales, für die Weiterverarbeitung geeignetes Spannungssignal er¬ zeugt wird. Dieses wird in einem nachgesch al teteή Analog-/ Digital-Wandler digital isiert und als serielles Signal über serielle Leitungen 22 (z.B. L-Leitung und K-Leitung) einem seriellen Port 23 des Mikrorechners 12 zugeführt.
Bei der Abgleichsvorrichtung kann prinzipiell auch auf das Strommeßinstrument 19 verzichtet werden. Weiterhin i s^t es prinzipiell möglich, die erfaßten Strommeßdaten auch parallel dem Mikrorechner zuzuführen.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Abgleichs wird im folgenden anhand des in Fig. 2 dargestellten Diagramms erläutert. Dieses Diagramm zeigt eine l ineare Kennlinie, die den Sollstrom durch den Verbraucher 11 als Funktion von entsprechenden Hexadez imal werten angibt, die der Mikro¬ rechner 12 zur Einstellung der entsprechenden Stromwerte vorgibt. Zur Prüfung und Einstellung der Steuergeräte im Fertigungswerk wird ein Abgleichprogramm im Mikrorechner 12 gestartet. Dieses kann prinzipiell im Mikrorechner 12 bereits enthalten sein, oder der Mikrorechner 12 wird von außen mit diesem Programm beaufschlagt. Hierdurch wird zunächst - bei einer l inearen Stromkennlinie gemäß Fig. 2 - ein erster Hexadezimal wert A zur Erzeugung eines kleinen
Stromwerts I . im Verbraucher 11 vorgegeben. Gemäß der min J 3 vor
Figure imgf000007_0001
ergeben. Der tatsächlich gemessene Stromwert, der über die Stromerfassungsschaltung 20 und den A/D-Wandler 21 dem Mikrorechner 12 rückgemeldet wird, soll jedoch beispiels¬ weise I _: _= t betragen. Der gemessene Stromwert ist also infolge von Bauteiletoleranzen oder anderen Einflüssen gegenüber dem gewünschten Wert zu hoch und entspricht einem größeren theoretischen Hexadezimalwert A' auf der Kennlinie.
Weiterhin wird ein zweiter Hexadezimalwert B vorgegeben, der zu einem hohen Stromwert I ax so-,l ,l führen soll. Auch hier weicht der tatsächlich g 3emessene Stromwert Imax i. st. vom gewünschten Sollwert ab und ist wiederum bei diesem Beispiel zu hoch. Er entspricht einem theoretischen Hexa¬ dezimalwert Bl. Zum Abgleich an die gewünschte Kennlinie, also zur Kompensation der Bauteiletoleranzen, wird nun der Hexadezimalwert A auf den Wert A' und der Wert B auf den Wert B! erhöht, wobei jeweils das Steuerausgangssignal des Mikrorechners 12 für den Stromregel -IC 14 nicht ver¬ ändert wird. Hierdurch werden nach der Korrektur zwei ge¬ wünschte Punkte auf der Kennlinie erzeugt, und die übrigen Werte werden entsprechend l inear interpoliert. Entsprechende Korrekturwerte, korrigierte Werte oder eine Korrekturfunktion werden in den nichtflüchtigen Speicher 13 geschrieben, so daß nunmehr die Stromtoleranzen nahezu auf den Wert Null abgeglichen sind und die Steuerung des Verbrauchers 11 exakt über die vorgegebene Kennlinie erfolgt.
Liegt in einem einfacheren Fall nur ein einziger Stromwert vor, so genügt selbstverständlich die Korrektur eines einzi¬ gen Werts. Liegt dagegen eine nichtlineare Kennlinie vor, so muß eine Vielzahl von Einzelwerten in der beschriebenen Weise korrigiert werden, wobei auch dann wiederum zwischen eng nebeneinanderliegenden Werten Interpolationen durchge¬ führt werden können.
Wird zu einem späteren Zeitpunkt ein anderer Verbraucher angeschlossen, so kann das Abgleichprogramm erneut aktiviert und die Stromtoleranzen können wieder auf den Wert Null oder nahezu Null abgeglichen werden.
Die Stromkennlinie kann im Speicher 13 als Funktion oder als Kennfeld abgelegt sein. Entsprechend kann durch den Abgleich bzw. das Abgleichprogramm das Kennfeld oder die Funktion verändert werden , indem entweder andere Werte einge- schrieben oder Korrekturwerte jeweils addiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Abgleich eines mit einem Mikrorechner versehenen Steuergeräts zur elektrischen Steuerung eines Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Abgl ei chprogramms a) vom Mikrorechner (12) wenigstens ein Vorgabewert (A, B) zur Erzeugung 'eines Stromflusses (I) im Ver¬ braucher (11) ausgegeben wird, b) daß der als Folge im Verbraucher (11) fließende Strom (I) gemessen und als digitaler Wert zum Mikrorechner (12) rückgeführt wird, c) daß der gemessene Stromwert (I. . ) mit einem Sollwert (I -,-,) verglichen wird, der gemäß einer im Mikro¬ rechner enthaltenen Kennlinie dem Vorgabewert zugeord¬ net ist, d) daß durch einen Korrekturvorgang dem Vorgabewert ein Kennliniengrundwert zugeordnet wird, der dem gemessenen Stromwert entspricht, wobei das Ausgangs¬ signal (S) des Mikrorechners (12) unverändert bleibt, und e) daß ein entsprechend korrigierter Wert oder ein addi¬ tiver Korrekturwert oder eine Korrekturfunktion abge¬ speichert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei im wesentlichen linearer Kennlinie wenigstens zwei Vorgabewerte (A, B) ausgegeben werden, von denen einer dem unteren und einer dem oberen Bereich der Kennlinie zugeordnet ist, und daß nach Durchführung der Korrektur- vorgänge eine entsprechende l ineare Interpolation der übri¬ gen Kennlinienwerte erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nichtlinearer Kennlinie eine Vielzahl von Vorgabewerten nacheinander erzeugt und entsprechende Korrekturvorg nge durchgeführt werden und daß zwischen den einzelnen Werten bei Erfordernis Interpolationen der dazwischenliegenden Kennlinienwerte durchgeführt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß die erfaßten Stromwerte dem Mikro¬ rechner seriell rückgeführt werden.
5. Vorrichtung zum Abgleich eines mit einem Mikrorechner versehenen Steuergeräts zur elektrischen Steuerung eines Verbrauchers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung (20) zur Erfassung des infolge eines Abgl eich-Vorgabewerts des Mikro¬ rechners durch den Verbraucher (11) fließenden Stroms vorge¬ sehen ist, daß ein Analog-/Digital-Wandler (21) zur Umwand¬ lung des Strom-Analogwerts in ein digitales Signal zwischen der Meßvorrichtung (20) und wenigstens einem Eingang (23) des Mikrorechners (12) geschaltet ist und daß im Mikro¬ rechner (12) Mittel zum Vergleich des gemessenen Stromwerts (I. . ) mit einem dem Abgle ich-Vorgabewert über eine Kenn¬ linie zugeordneten Sollwert ( I -, -, ) sowie zur entsprechenden Korrektur der Zuordnung des gemessenen Stromwerts zu einem Kennlinien-Grundwert vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anal og-/Di gital -Wandler (21) zur Erzeugung eines seriellen Ausgangssignals ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtflüchtiger Speicher zur Aufnahme entsprechend gebildeter Korrekturwerte, korrigierter Werte oder Korrektur¬ funktionen vorgesehen ist.
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