WO2013113710A1 - Schaltungsanordnung in einem elektronischen steuergerät eines kraftfahrzeuges zur erkennung von fehlern - Google Patents

Schaltungsanordnung in einem elektronischen steuergerät eines kraftfahrzeuges zur erkennung von fehlern Download PDF

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WO2013113710A1
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soii
error
pedal position
detection program
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Jörg MÖLLMANN
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B60W2540/10—Accelerator pedal position

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement in an electronic control unit of a motor vehicle for detecting errors in an electronically controlled drive system.
  • vehicle-internal electronic control units in this regard have a large software scope for self-diagnosis in addition to
  • the focus on the prescribed fault diagnosis has so far been based on the intrinsic safety of each individual control unit or each electronically controlled vehicle system. This results in a high application cost. Especially with an engine or
  • Patent claim 1 solved.
  • the dependent claims are advantageous developments of the invention.
  • both planes detect at least the accelerator pedal position as an input signal.
  • the first level has one
  • Driver request determination block to determine a proportional longitudinal acceleration of the target size and transmits this size as an input to a plausibility block of the second level.
  • the Plausibility block has at least one fault detection program, by which an error is recognizable if a defined (static or dynamic) correct relationship between the accelerator pedal position and / or the accelerator pedal position change to a determined the desired longitudinal acceleration proportional size (especially for a predetermined period) is not present So this relationship is implausible.
  • the main safety requirement is met, namely the prevention of unwanted acceleration and unintentionally spinning wheels.
  • the invention is based on the usual so-called 3-level security concept, which will be explained in more detail below in connection with the description of the figures.
  • a first error detection program can preferably be carried out in the plausibility block, by means of which an error is detected when a defined one of a
  • Accelerator pedal position change dependent target longitudinal acceleration gradient is exceeded for more than a predetermined period of time (first defined correct relationship does not exist).
  • the defined acceleration gradient which is dependent on an accelerator pedal position change, is preferably limited by the maximum gradient of a characteristic curve of the actual functional scope of the first plane, by which a desired vehicle acceleration is predetermined as a function of the accelerator pedal position. This maximum slope is determined empirically, especially in driving tests, to determine which
  • Accelerator pedal position dependent dependent Beschieunistsgradient (s) is (are) stored in a memory of the controller and in the
  • Fault detection program can be carried out by which an error is detected when a defined, preferably dependent on the vehicle speed Soll Lfitsbeatungsschwellwert longer than for a predetermined period is exceeded (second defined correct
  • Plausibilmaschinesblock a third error detection program feasible by the error is detected when not active accelerator pedal or decreasing accelerator pedal angle longer than for a predetermined period of a determined from the wheel speeds Lfitsbeschreibungsgradient is positive and at the same time not determined from the wheel speeds Soll- Lfitsbeschreibungsgradient is also positive (third defined correct relationship is not available).
  • Control unit either directly or via a digital bus information also the wheel speed or the determined from the wheel speeds
  • Error detection program be feasible, by which an error is detected if at a given accelerator pedal position, a disproportionately high target longitudinal acceleration is given (fourth defined correct
  • the invention fulfills all required ISO regulations:
  • Fig. 1 is a schematic overview of components of a
  • FIG. 2 is a schematic overview of a possible networking of electronic control units to electronically controlled systems in a motor vehicle
  • FIG. 7 shows an overview of the possible error detection programs within the monitoring structure of the driver request acquisition
  • FIG. 8 shows an example of the first error detection program.
  • Fig. 12 shows an example of the third error detection program in which a
  • Fig. 1 is a schematic overview of components of a
  • Motor vehicle with a possible network of electronically controlled systems consisting of an internal combustion engine VM with electronic engine control unit DMS, represented by an automatic transmission G with electronic transmission control unit EGS and a brake system with electronic brake control unit DSC. Furthermore, the wheels R of the vehicle are shown schematically having sensors for detecting the wheel speeds n_R. The signals for detecting the
  • Wheel speeds n_R are detected, for example, in the brake control unit DSC. From this, for example, an acceleration a n R determined from the wheel speeds is calculated.
  • the engine control unit DMS receives the determined from the wheel speeds acceleration a n _ R, for example via a digital bus connection, which exists between all control units.
  • Fig. 2 again is a schematic overview of a possible
  • the electronic engine control unit DMS at least receives the position of the accelerator pedal, for example directly via the signal! a sensor for measuring the accelerator pedal angle a F p, and the wheel speeds n_R as input signals.
  • the switching arrangement according to the invention is preferably in block 2a for monitoring the driver request detection in a 3 levels
  • Integrated safety concept according to the prior art which is shown schematically in Fig. 3 in more detail.
  • a 3-level safety concept according to the prior art are preferably in a single
  • Control unit in particular in the electronic engine control unit DMS, at least a first level E1 as a function-controlling level with the actual functional software and a second level E2 as
  • a monitoring level provided with a monitoring software.
  • a third level E3 is provided for hardware monitoring and checks, for example, whether the computer is functioning properly to execute the software in the levels E1 and E2. If certain errors are detected, the system - here the engine control - either in one
  • the driver's request is detected in block 1 a and determines therefrom a desired drive torque, a desired longitudinal acceleration or a desired wheel torque, which is forwarded to the desired specification of the control in the block 1 and finally in block 1 c as Actuator module in the control signal for the actuators (eg for the injection, ignition and air supply to internal combustion engines or in drive current at
  • Input signals of the driver request detection are in particular the accelerator pedal position or Defined by a cruise control system (ACC) or a braking system (ABS, ASC, DSC).
  • ACC cruise control system
  • ABS braking system
  • ASC ASC
  • DSC braking system
  • Input signals of block 2a are the same as in block 1a and monitoring is performed by duplication of driver request detection.
  • FIG. 1a A more detailed illustration of prior art block 2a can be seen in FIG.
  • the target specification is calculated and checked twice regardless of the level E1.
  • block 2b of FIG. 3 a comparison of the desired values with the actual values of the longitudinal acceleration or a variable proportional to it is carried out.
  • block 2c the monitoring of the
  • Fig. 4 is shown in connection with the monitoring of the torque controller, which moments are (directly proportional) acceleration.
  • the engine torque M mo t not or only indirectly
  • Vehicle acceleration sensor S a for the target-actual comparison in block 2b of the plane E2 can be used.
  • the switching arrangement according to the invention here refers to block 2a for monitoring the driver request detection and is shown in more detail in FIG. According to FIG. 6, instead of duplicating the functional software, a separate plausibility block 100 is provided, which contains at least one
  • Piausibilmaschinesblock 100 which detects at least the accelerator pedal position a F p and the target longitudinal acceleration of the motor vehicle a Fz g_soii from block 1 a of the plane E1 as input signals, for example a first
  • Error detection program SF_01 performed, unless another error detection program is the first error detection program. As shown in FIG. 8 by the dashed line, therefore, an error is basically detected when a defined one of
  • Fig. 8 is a dependent of an accelerator pedal position change Aa F p / At the first part of error detection program SF_01a particular for positive accelerator pedal position changes Aa F p / At Acceleration gradient Aa Fzg S oii / At defined according to a maximum permissible change in acceleration [Aa Fzg / AaFp] max derived in FIG. 9:
  • Range of functions is predetermined by the dependent on the accelerator pedal position a FP a target vehicle acceleration a Fz g_so! I. It will
  • a tolerance range TB is additionally permitted by [Aa Fz g / Aa FP ] m ax (see FIG. 8).
  • a first partial error detection program SF_01 b in particular for negative
  • Accelerator pedal position changes Aa FP / At one of a
  • Acceleration gradient Aa Fzg S oii / At here of Are defined; because by this a braking power is requested by the driver, by the principle should never be an increase in acceleration.
  • Plausibilmaschinesblock 100 independently of the first level E1 detected an error when a defined preferably dependent on the vehicle speed v Fzg acceleration threshold aF Zg _ S oii is exceeded longer than for a predetermined period; because even in overrun mode rather no greater acceleration may occur.
  • FIGS. 11 and 12 show a further special case in the case of a non-activated traction control system when wheel slip occurs which is not caused by the brake control unit DSC.
  • a third fault detection program SF_03 is additionally or instead of the first fault detection program SF_01 carried out by which an error is detected when not actuated accelerator or determined with decreasing accelerator pedal angle AciFp / At ⁇ 0 for longer than a predetermined time period a from the wheel acceleration gradient N_R Aa n _R / At is positive and at the same time a not determined from the wheel speeds N_R
  • Vehicle acceleration gradient AaFzg At is also positive. Due to this error detection, the engine control unit DMS can replace the
  • Vehicle acceleration gradient Aa Fzg / At (here in Fig. 12 positive gradients) is excluded according to FIG. 12, that the permissible situation according to FIG. 1 1 (opposite courses) is present.
  • FIG. 7 shows a fourth error detection program SF_04 which can be carried out in the plausibility block 100.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit mehreren Ebenen (E1, E2, E3) in einem elektronischen Steuergerät eines Kraftfahrzeuges zur Erkennung von Fehlern Zwei Ebenen (E1, E2) erfassen zumindest die Fahrpedalstellung als Eingangssignal. Die erste Ebene (E1) weist einen Fahrerwunschermittlungsblock (10) zur Ermittlung einer der Soll-Längsbeschleunigung proportionalen Größe auf und übermittelt diese Größe als Eingangssignal an einen Plausibilisierungsblock (100) der zweiten Ebene (E2). Der Plausibilisierungsblock weist mindestens ein Fehlererkennungsprogramm auf, durch das ein Fehler erkennbar ist, wenn eine definierte (statische oder dynamische) korrekte Beziehung zwischen der Fahrpedalstellung und/oder der Fahrpedalstellungsänderung zur ermittelten der Soll-Längsbeschleunigung proportionalen Größe für einen vorgegebenen Zeitraum nicht vorliegt - diese Beziehung also unplausibel ist.

Description

Schaltungsanordnung in einem elektronischen Steuergerät
Kraftfahrzeuges zur Erkennung von Fehlern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung in einem elektronischen Steuergerät eines Kraftfahrzeuges zur Erkennung von Fehlern in einem elektronisch gesteuerten Antriebssystem.
Durch gesetzlich vorgeschriebene Normen (z. B. ISO oder CARB
Standardvorschriften) besteht seit vielen Jahren die Anforderung für Kraftfahrzeughersteller, dass elektronische Steuergeräte bzw. elektronisch gesteuerte Systeme in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise die digitale Motorsteuerung oder die adaptive Getriebesteuerung, eigendiagnosefähig sein müssen. Daraus wurden beispielsweise die sogenannten OBD (On- Board-Diagnose) Systeme entwickelt. Ein Beispiel für eine Ausgestaltung eines OBD Systems ist im Patentdokument DE 197 31 283 A1 der
Anmelderin zu finden.
Die kraftfahrzeuginternen elektronischen Steuergeräte weisen diesbezüglich einen großen Softwareumfang zur Eigendiagnose zusätzlich zum
Softwareumfang für die eigentliche Funktionssteuerung auf. Ein Beispiel für eine steuergeräteinterne Eigendiagnose ist im Patentdokument DE 196 12 857 A1 der Anmelderin beschrieben.
Der Fokus zur vorgeschriebenen Fehlerdiagnose wurde bisher auf die Eigensicherheit jedes einzelnen Steuergeräts bzw. jedes einzelnen elektronisch gesteuerten Fahrzeugsystems für sich gelegt. Daraus folgt ein hoher Applikationsaufwand. Insbesondere bei einer Motor- bzw.
Brennkraftmaschinensteuerung (für Otto- oder Dieselmotoren) fällt dadurch eine hohe Anzahl von abgespeicherten Kennfeldern an, wenn jede programmierte Funktion abgesichert werden muss. Ein Beispiel allein für den Aufwand einer Funktionsprogrammierung bei der Vorgabe einer Soll- Antriebsleistung in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung ist aus dem Patentdokument DE 102 49 689 A1 der Anmelderin zu entnehmen. Würden die dort dargestellten Kennfelder zur Funktionsprogrammierung eigensicher diagnostiziert werden, wäre etwa der doppelte Programmieraufwand bzw. Speicherplatz erforderlich; denn zu jeder Kennlinie der Kennfelder müsste eine Fehlererkennungsschwelle abgelegt werden.
Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 44 38 714 A1 ein in der Praxis derzeit weit verbreitetes sogenanntes 3 Ebenen Sicherheitskonzept - insbesondere im Zusammenhang mit elektronischen Motorsteuergeräten zur Steuerung von Antriebsfunktionen- bekannt. Von diesem 3 Ebenen Sicherheitskonzept geht die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Überwachung von Antriebsfunktionen aus. Das bekannte 3 Ebenen Sicherheitskonzept weist eine komplexe Systemarchitektur auf, die einen hohen Entwicklungsaufwand für zukünftig immer komplexer werdende und zunehmend mehr vernetzte Steuergerätefunktionalitäten erfordert.
Schließlich wird ergänzend auf die (nicht vorveröffentlichte) DE 10 201 1 002 805.6 der Anmelderin verwiesen, die bereits ein Verfahren zur Erkennung von Fehlem in einem elektronisch gesteuerten Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges enthält, wobei die Systemarchitektur zur Durchführung des Verfahrens offengelassen wurde.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Systemarchitektur eines
Sicherheitskonzeptes zur Erkennung von Fehlern in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges insbesondere mit folgender Zielrichtung zu
vereinfachen:
• Entwicklungsaufwand durch zusätzliche Funktionen und Komponenten eindämmen
• Vermeidung von Mehrfachaufwand auf verschiedenen Komponenten
• Eindämmung sicherheitsrelevanter Kommunikation zwischen den Steuergeräten
• Anforderungsaddition aus verschiedenen Komponenten (funktional und quantitativ)
• Dabei sollen weiterhin SSO Sicherheitsnachweise für vernetzte
Systeme gewährleistet bleiben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des
Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in einem elektronischen Steuergerät eines Kraftfahrzeuges zur Erkennung von Fehlern in einem elektronisch gesteuerten Antriebssystem, die mindestens in zwei Ebenen strukturiert ist, nämlich einer ersten funktionssteuernden Ebene und einer zweiten überwachenden Ebene, erfassen beide Ebenen zumindest die Fahrpedalstellung als Eingangssignal. Die erste Ebene weist einen
Fahrerwunschermittlungsblock zur Ermittlung einer der Soll- Längsbeschleunigung proportionalen Größe auf und übermittelt diese Größe als Eingangssignal an einen Plausibilisierungsblock der zweiten Ebene. Der Plausibilisierungsblock weist mindestens ein Fehlererkennungsprogramm auf, durch das ein Fehler erkennbar ist, wenn eine definierte (statische oder dynamische) korrekte Beziehung zwischen der Fahrpedalstellung und/oder der Fahrpedalstellungsänderung zu einer ermittelten der Soll- Längsbeschleunigung proportionalen Größe (insbesondere für einen vorgegebenen Zeitraum) nicht vorliegt, diese Beziehung also unplausibel ist.
Durch die Erfindung wird die Sicherheitshauptforderung erfüllt, nämlich die Vermeidung von ungewollter Beschleunigung und ungewollt durchdrehenden Rädern.
Die Erfindung geht vom üblichen sogenannten 3 Ebenen Sicherheitskonzept aus, das weiter unten im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung noch näher erläutert wird.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist vorzugsweise im Plausibilisierungsblock ein erstes Fehlererkennungsprogramm durchführbar, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn ein definierter von einer
Fahrpedalstellungsänderung abhängiger Soll-Längsbeschleunigungsgradient länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird (erste definierte korrekte Beziehung liegt nicht vor). Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Plausibilisierungsblock des
Steuergerätes entsprechend programmiert.
Vorzugsweise ist der definierte von einer Fahrpedalstellungsänderung abhängige Beschleunigungsgradient begrenzt durch die maximale Steigung einer Kennlinie des eigentlichen Funktionsumfangs der ersten Ebene, durch die abhängig von der Fahrpedalstellung eine Soll-Fahrzeugbeschleunigung vorgegeben wird. Diese maximale Steigung wird empirisch insbesondere in Fahrversuchen ermittelt, um festzustellen, welche
Beschleunigungsgradienten für den Fahrer gerade noch zumutbar bzw. beherrschbar sind. Der (die) definierte(n) von einer
Fahrpedalstellungsänderung abhängige(n) Beschieunigungsgradient(en) wird (werden) in einem Speicher des Steuergerätes abgelegt und in den
Plausibilisierungsblock des Steuergerätes zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens eingebunden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist bei nicht betätigtem Fahrpedal mittels des Steuergeräts im Plausibilisierungsblock ein zweites
Fehlererkennungsprogramm durchführbar, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn ein definierter vorzugsweise von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiger Soll-Längsbeschleunigungsschwellwert länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird (zweite definierte korrekte
Beziehung liegt nicht vor).
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im Falle eines nicht aktivierten Antriebsschlupfregelsystems mittels des Steuergeräts im
Plausibilisierungsblock ein drittes Fehlererkennungsprogramm durchführbar, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn bei nicht betätigtem Fahrpedal oder abnehmendem Fahrpedalwinkel länger als für einen vorgegebenen Zeitraum ein aus den Raddrehzahlen ermittelter Längsbeschleunigungsgradient positiv ist und gleichzeitig der nicht aus den Raddrehzahlen ermittelte Soll- Längsbeschleunigungsgradient ebenfalls positiv ist (dritte definierte korrekte Beziehung liegt nicht vor).
Hierzu erhält der Plausibilisierungsblock in der zweiten Ebene des
Steuergeräts entweder direkt oder über eine digitale Businformation auch die Raddrehzahlwerte oder die aus den Raddrehzahlen ermittelte
Beschleunigung als Eingangssignal(e). Die Raddrehzahlen werden über entsprechende Sensoren in bekannter Weise ohnehin beispielsweise für eine Schlupfregelung erfasst. Weiterhin kann im Piausibilisierungsblock ein viertes
Fehlererkennungsprogramm durchführbar sein, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn bei vorgegebener Fahrpedalstellung eine unverhältnismäßig hohe Soll-Längsbeschleunigung vorgegeben ist (vierte definierte korrekte
Beziehung liegt nicht vor).
Durch die Erfindung werden alle erforderlichen ISO-Vorschriften erfüllt:
• Das neue Konzept erlaubt handhabbare Analysen und Dokumentationen
• Die geringe Anzahl an Eingangsgrößen können mit erf. ASIL Niveau bereitgestellt werden
• Die Überwachungsgenauigkeit ist mindestens vergleichbar mit der Ist-Motormoment-Überwachung des bisherigen Sicherheitskonzepts
• Das Konzept deckt alle Fehlermechanismen ab (z.B. durchdrehende Räder, Aktuatorik)
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Erfindung dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Übersicht über Komponenten eines
Kraftfahrzeuges mit einem mögliches Netz von elektronisch gesteuerten Systemen,
Fig. 2 eine schematische Übersicht über eine mögliche Vernetzung von elektronischen Steuergeräten zu elektronisch gesteuerten Systemen in einem Kraftfahrzeug,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des 3 Ebenen Sicherheitskonzeptes nach dem Stand der Technik,
Fig. 4 einen Überblick über direkt und indirekt (oder nicht)
beschleunigungswirksame Momente, Fig. 5 einen Überblick über die Überwachungsstruktur der
Fahrerwunscherfassung nach dem Stand der Technik,
Fig. 6 einen Überblick über die Überwachungsstruktur der
Fahrerwunscherfassung nach der Erfindung,
Fig. 7 einen Überblick über die möglichen Fehlererkennungsprogramme innerhalb der Überwachungsstruktur der Fahrerwunscherfassung, Fig. 8 ein Beispiel zum ersten Fehlererkennungsprogramm.
Fig. 9 ein Beispiel zur Ermittlung eines definierten von einer
Fahrpedalstellungsänderung abhängigen
Beschleunigungsgradienten,
Fig. 10 ein Beispiel zum zweiten Fehlererkennungsprogramm,
Fig. 11 ein Beispiel zum dritten Fehlererkennungsprogramm, bei dem kein
Fehler erkannt wird, und
Fig. 12 ein Beispiel zum dritten Fehlererkennungsprogramm, bei dem ein
Fehler erkannt wird.
In Fig. 1 ist eine schematische Übersicht über Komponenten eines
Kraftfahrzeuges mit einem mögliches Netz von elektronisch gesteuerten Systemen bestehend aus einer Brennkraftmaschine VM mit elektronischem Motor-Steuergerät DMS, aus einem Automatikgetriebe G mit elektronischem Getriebe-Steuergerät EGS und aus einem Bremssystem mit elektronischem Brems-Steuergerät DSC dargestellt. Weiterhin werden schematisch die Räder R des Fahrzeuges dargestellt, die Sensoren zur Erfassung der Raddrehzahlen n_R aufweisen. Die Signale zur Erfassung der
Raddrehzahlen n_R werden beispielsweise im Brems-Steuergerät DSC erfasst. Daraus wird beispielsweise eine aus den Raddrehzahlen ermittelte Beschleunigung an R berechnet. Das Motor-Steuergerät DMS erhält die aus den Raddrehzahlen ermittelte Beschleunigung an_R beispielsweise über eine digitale Busverbindung, die zwischen allen Steuergeräten besteht. Hierzu ist in Fig. 2 nochmal eine schematische Übersicht über eine mögliche
Vernetzung der elektronischen Steuergeräte DMS, DSC, EGS und optional auch eines Fahrassisteni-Steuergeräies FAS über digitale Busverbindungen dargestellt.
Gemäß Fig. 2 erhält das elektronische Motor-Steuergerät DMS zumindest die Stellung des Fahrpedals, beispielsweise direkt über das Signa! eines Sensors zur Messung des Fahrpedalwinkels aFp, sowie die Raddrehzahlen n_R als Eingangssignale.
Die erfindungsgemäße Schaltanordnung ist vorzugsweise im Block 2a zur Überwachung der Fahrerwunscherfassung in einem 3 Ebenen
Sicherheitskonzept nach dem Stand der Technik integriert, das in Fig. 3 schematisch näher dargestellt ist. Bei einem 3 Ebenen Sicherheitskonzept nach dem Stand der Technik sind vorzugsweise in einem einzigen
Steuergerät, hier insbesondere im elektronischen Motorsteuergerät DMS, zumindest eine erste Ebene E1 als funktionssteuernde Ebene mit der eigentlichen Funktionssoftware und eine zweite Ebene E2 als
überwachenden Ebene mit einer Überwachungssoftware vorgesehen. Eine dritte Ebene E3 ist zur Hardware-Überwachung vorgesehen und überprüft beispielsweise, ob der Rechner zur Durchführung der Software in den Ebenen E1 und E2 richtig funktioniert. Werden bestimmte Fehler erkannt, wird das System - hier die Motorsteuerung - entweder in einen
vorgegebenen Notlauf gebracht oder abgeschaltet.
In der Ebene E1 wird im Block 1 a der Fahrerwunsch erfasst und daraus ein Soll-Antriebsmoment, eine Soll-Längsbeschleunigung oder ein Soll- Radmoment ermittelt, der in den Block 1 zur Soll-Vorgabe der Regelung weitergeleitet wird und schließlich im Block 1 c als Momentensteller-Modul in die Ansteuersignaie für die Aktuatoren (z. B. für die Einspritzung, Zündung und Luftzufuhr bei Brennkraftmaschinen oder in Antriebsstrom bei
Elektromotoren oder Hybridantrieb) umgesetzt wird. Eingangssignale der Fahrerwunscherfassung sind insbesondere die Fahrpedalstellung oder auch Vorgaben durch ein Fahrgeschwindigkeitsregelsystem (ACC) oder ein Bremssystem (ABS, ASC, DSC).
In der Ebene E2 wird nach dem Stand der Technik im Block 2a die
Überwachung der Fahrerwunscherfassung durchgeführt, wobei die
Eingangssignale des Blocks 2a dieselben wie in Block 1a sind und die Überwachung durch Duplizierung der Fahrerwunscherfassung durchgeführt wird. Eine detailliertere Darstellung des Blockes 2a nach dem Stand der Technik ist in Fig. 5 zu sehen. Zur Überwachung wird demnach die Soll- Vorgabe unabhängig von der Ebene E1 doppelt berechnet und überprüft. Anschließend wird im Block 2b der Fig. 3 ein Vergleich der Soll-Werte mit den Ist-Werten der Längsbeschleunigung oder einer ihr proportionalen Größe durchgeführt. Im Block 2c findet schließlich die Überwachung der
Momentensteller statt.
In Fig. 4 ist im Zusammenhang mit der Überwachung der Momentensteller dargestellt, welche Momente (direkt proportional) beschleunigungswirksam sind. Dabei kann das Motormoment Mmot nicht oder nur indirekt
beschleunigungswirksam sein. Beschieunigungswirksame Momente sind insbesondere das Getriebe-Abtriebsmoment oder das Radmoment R3d ist- Diese Momente sind direkt proportional zur Fahrzeug-Längsbeschleunigung aFzgjst und deren Ist-Werte können daher z. B. mit einem
Fahrzeugbeschleunigungssensor S a für den Soll-Ist-Vergleich im Block 2b der Ebene E2 verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Schaltanordnung bezieht sich hier auf Block 2a zur Überwachung der Fahrerwunscherfassung und ist in Fig. 6 näher dargestellt. Gemäß Fig. 6 wird anstelle einer Duplizierung der Funktionssoftware ein eigener Plausibilisierungsblock 100 vorgesehen, der mindestens ein
Fehlererkennungsprogramm (SF_01 , SF 02, SF_03, SF_04) aufweist, durch das ein Fehler erkennbar ist, wenn eine definierte korrekte Beziehung zwischen der Fahrpedalstellung (aFp) und/oder der Fahrpedalstellungsänderung (AaFP/At) zur ermittelten der Soll- Längsbeschleunigung proportionalen Größe (MRad_soH oder aF2g_soii) für einen vorgegebenen Zeitraum nicht vorliegt (Beispiele für konkrete
Fehlererkennungsprogramme siehe Fig. 7ff). Wird kein Fehler erkannt („j" für in Ordnung) wird die Funktion in gewünschter Weise umgesetzt. Wird ein Fehler erkannt („n" für nicht in Ordnung) wird entweder in einen Notlauf übergegangen, in dem eine reduzierte Soll-Längsbeschleunigung oder ein reduziertes Soll- Radmoment M_NL vorgegeben wird, oder das Steuergerät ganz abgeschaltet.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltanordnung wird hier durch den
Piausibilisierungsblock 100, der zumindest die Fahrpedalstellung aFp und die Soll-Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeuges aFzg_soii aus Block 1 a der Ebene E1 als Eingangssignale erfasst, beispielsweise ein erstes
Fehlererkennungsprogramm SF_01 durchgeführt, wenn nicht ein anderes Fehlererkennungsprogramm dem ersten Fehlererkennungsprogramm vorgeht. Wie in Fig. 8 durch die gestrichelte Linie dargestellt, wird demnach grundsätzlich ein Fehler erkannt, wenn ein definierter von einer
Fahrpedalstellungsänderung ActFP/At abhängiger Soll- Längsbeschleunigungsgradient AaFzg_soii /At länger als für einen
vorgegebenen Zeitraum überschritten wird. Mit der durchgezogenen Linie wird der Ist-Verlauf angedeutet, der hier nicht zu einer Fehlererkennung führen würde.
Mit dem ersten Fehlererkennungsprogramm SF_01 sollen insbesondere Beschleunigungsänderungen, die vom Fahrer nicht beherrscht werden, verhindert werden (dynamische Situation).
Gemäß Fig. 8 wird mit dem ersten Teil-Fehlererkennungsprogramm SF_01a insbesondere für positive Fahrpedalstellungsänderungen AaFp/At ein von einer Fahrpedalstellungsänderung AaFp/At abhängiger Beschleunigungsgradient AaFzg Soii/At gemäß einer in Fig. 9 hergeleiteten maximal zulässigen Beschleunigungsänderung [AaFzg/AaFp]max definiert:
Der definierte von einer Fahrpedalstellungsänderung AaFp/At abhängige Beschleunigungsgradient AaFZg_Soii /Δί ist begrenzt durch die maximale Steigung AaFZg _soii AaFp in einer Kennlinie des eigentlichen
Funktionsumfangs, durch die abhängig von der Fahrpedalstellung aFP eine Soll-Fahrzeugbeschleunigung aFzg_so!i vorgegeben wird. Dabei wird
vorzugsweise zusätzlich ein Toleranzbereich TB um [AaFzg/AaFP]max zugelassen (siehe Fig. 8).Gemäß Fig. 8 wird mit einem ersten Teil- Fehlererkennungsprogramm SF_01 b insbesondere für negative
Fahrpedalstellungsänderungen AaFP/At ein von einer
Fahrpedalstellungsänderung AcsFP/At abhängiger minimaler
Beschleunigungsgradient AaFzg Soii/At hier von
Figure imgf000013_0001
definiert; denn hierdurch wird eine Bremsleistung vom Fahrer angefordert, durch die grundsätzlich nie eine Beschleunigungszunahme erfolgen sollte.
Fig. 10 zeigt ein das erste Fehlererkennungsprogramm SF_01 bei nicht betätigtem Fahrpedal aFP=0 ablösendes zweites Fehlererkennungsprogramm SF_02: Demnach wird bei nicht betätigtem Fahrpedal aFP=0 im
Plausibilisierungsblock 100 unabhängig von der ersten Ebene E1 ein Fehler erkannt, wenn ein definierter vorzugsweise von der Fahrzeuggeschwindigkeit vFzg abhängiger Beschleunigungsschwellwert aFZg_Soii länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird; denn auch im Schubbetrieb darf eher keine größere Beschleunigung vorkommen.
Mit den Figuren 1 1 und 12 wird ein weiterer Sonderfall im Falle eines nicht aktivierten Antriebsschiupfregelsystems dargestellt, wenn Radschlupf auftritt, der nicht durch das Brems-Steuergerät DSC ausgeregeit wird: Hierbei wird im Plausibilisierungsblock 100 ein drittes Fehlererkennungsprogramm SF_03 zusätzlich oder anstelle des ersten Fehlererkennungsprogramms SF_01 durchgeführt, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn bei nicht betätigtem Fahrpedal
Figure imgf000014_0001
oder bei abnehmendem Fahrpedalwinkel AciFp/At,<0 länger als für einen vorgegebenen Zeitraum ein aus den Raddrehzahlen n_R ermittelter Beschleunigungsgradient Aan_R/At positiv ist und gleichzeitig ein nicht aus den Raddrehzahlen n_R ermittelter
Fahrzeugbeschleunigungsgradient AaFzg At ebenfalls positiv ist. Durch diese Fehlererkennung kann das Motor-Steuergerät DMS anstelle des
Antriebsschlupf regelsystems bzw. des Brems-Steuergeräts DSC eine
Antriebsmomentreduzierung vornehmen und so für einen stabilen
Fahrzustand sorgen.
In Fig. 1 1 wird demnach kein Fehler erkannt, da der Auslöser für den
Radschlupf ein Wechsel von Hoch-Reibwert / high auf Niedrig-Reibwert //iow bei gleichbleibendem Antriebsmoment ist: es ergeben sich gegensinnige Verläufe der beiden Beschleunigungsgradienten Aan R/M und AaFzg/At (immer mit aF2g:=aFzg_soii)- Gemäß Fig. 12 wird jedoch ein Fehler im Rahmen des Funktionsumfanges erkannt, da trotz gleichbleibendem Hoch-Reibwert high offenbar durch einen Fehler im Antriebssystem (z.B. im
Brennkraftmaschinensteuergerät DMS oder im Getriebesteuergerät EGS, Fig. 1 ) das Antriebsmoment unzulässig erhöht wird. Durch Vergleich der Verlaufsrichtungen des Beschleunigungsgradienten Aan_R/At und des
Fahrzeugbeschleunigungsgradient AaFzg/At (hier in Fig. 12 positive Verläufe) wird gemäß Fig. 12 ausgeschlossen, dass die zulässige Situation gemäß Fig. 1 1 (gegensinnige Verläufe) vorliegt.
In Fig. 7 ist ergänzend noch ein viertes Fehlererkennungsprogramm SF_04 dargestellt, das im Plausibilisierungsblock 100 durchführbar sein kann.
Hierbei wird ein Fehler erkannt, wenn bei einer bestimmten konstanten Fahrpedalstellung (cFP=konstant) ungleich Null ein vorgegebener
Längsbeschleunigungs-Schwellwert aFzg_soii_sw überschritten wird. Hiermit sollen Beschleunigungen, die vom Fahrer nicht beherrscht sind, verhindert werden (statische Situation). Grundsätzlich wird durch alle Fehlererkennungsprogramme SF_01 (in Form einer Beschleunigungs-Änderungs-Überwachung), SF_02 (in Form einer Beschleunigungs-Schub-Überwachung), SF_03 (in Form eines Verhinderns ungewollt durchdrehender Räder) und/oder SF_04 (in Form einer absoluten Schwellwertüberwachung) im Falle einer Fehlererkennung das
Antriebsmoment reduziert oder ganz abgeschaltet.
Durch diese erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird ein
systemübergreifendes aber einfaches der Motorsteuerung zugeordnetes Überwachungskonzept geschaffen.

Claims

Schaltungsanordnung in einem elektronischen Steuergerät eines Kraftfahrzeuges zur Erkennung von Fehlern Patentansprüche
1 . Schaltungsanordnung in einem elektronischen Steuergerät (DMS) eines Kraftfahrzeuges zur Erkennung von Fehlern in einem elektronisch gesteuerten Antriebssystem, die mindestens in zwei Ebenen (E1 , E2) strukturiert ist, einer ersten funktionssteuernden Ebene (E1 ) und einer zweiten überwachenden Ebene (E2),
- wobei beide Ebenen (E1 , E2) zumindest die Fahrpedalstellung (afp) als Eingangssignal erfassen,
- wobei die erste Ebene (E1 ) einen Fahrerwunschermittlungsblock (10;1 a) zur Ermittlung einer der Soll-Längsbeschleunigung proportionalen Größe (MRad so» oder aFZg_soii) aufweist und diese Größe (MRad_soii oder aFZg_soii) als Eingangssignal an einen Plausibilisierungsblock (100; 2a) der zweiten Ebene (E2) übermittelt, und
- wobei der Plausibilisierungsblock (100; 2a) mindestens ein Fehlererkennungsprogramm (SF_01 , SF_ 02, SF_03, SF_04) aufweist, durch das ein Fehler erkennbar ist, wenn eine definierte korrekte Beziehung zwischen der Fahrpedalstellung (aFp) und/oder der Fahrpedalstellungsänderung AaFp/At) zur ermittelten der Soll- Längsbeschleunigung proportionalen Größe (MRaci_sou oder aFzg_soii) nicht vorliegt.
2. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass der Plausibilisierungsblock (100; 2a) ein erstes Fehlererkennungsprogramm (SF_01 ; SF_01 a, SF_01 b) aufweist, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn ein definierter von einer Fahrpedalstellungsänderung (AaFP/At) abhängiger Soll- Längsbeschleunigungsgradient (AMRaci_soii/At oder AaFzg soi At) länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte von einer Fahrpedalstellungsänderung (AaFP/At) abhängige Soll- Längsbeschleunigungsgradient (AaFzg_soii /At) begrenzt ist durch die maximale Steigung ([AaFzg__soii AaFp]max) einer Kennlinie des eigentlichen Funktionsumfangs der ersten Ebene (1 ), durch die abhängig von der Fahrpedalstellung (oFP) eine Soll- Längsbeschleunigung (aFzg soii) vorgegeben ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht betätigtem Fahrpedal (aFP=0) im Plausibilisierungsblock (100; 2a) ein zweites Fehlererkennungsprogramm (SF_02) durchführbar ist, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn ein definierter Soll- Längsbeschleunigungsschwellwert
Figure imgf000017_0001
länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines nicht aktivierten Antriebsschlupf regelsystems (DSC) im
Plausibilisierungsblock (100; 2a) ein drittes
Fehlererkennungsprogramm (SF_03) durchführbar ist, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn bei nicht betätigtem Fahrpedal (aFp=0) oder bei abnehmendem Fahrpedalwinkel (AaFp/At,<0) länger als für einen vorgegebenen Zeitraum ein aus den
Raddrehzahlen ermittelter Beschleunigungsgradient (Aan R/At) positiv ist und gleichzeitig der nicht aus den Raddrehzahlen ermittelte Soll-Längsbeschleunigungsgradient (AaFZg_soii/At) ebenfalls positiv ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im
Plausibilisierungsblock (2a) ein viertes
Fehlererkennungsprogramm (SF_04) durchführbar ist, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn bei vorgegebener konstanter Fahrpedalstellung (OFP) eine unverhältnismäßig hohe Soll- Längsbeschleunigung (aFzg_soii_sw) vorliegt.
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