DE10044264B4

DE10044264B4 - Einrichtung zum Detektieren einer Sensorstörung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10044264B4
Application number: DE10044264A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Kobe Kimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: JP2001264128A; DE10044264A1; US6396283B1

Abstract

Einrichtung zum Detektieren einer Störung eines Doppelsensorsystems mit einem Hauptsensor (101a) und einem Untersensor (101b), die mit einem Steuerabschnitt (3) in einem Fahrzeug verbunden ist, enthaltend:
eine Spannungsversorgungsvorrichtung (100) zum Anlegen von Spannungen derselben Polarität sowohl bei dem Hauptsensor (101a) als auch bei dem Untersensor (101b), ausgehend von einer gemeinsamen Stromversorgung,
eine Sensorprüfvorrichtung (102) zum Prüfen einer Anormalität des Doppelsensorsystems,
gekennzeichnet durch
eine Versatzvorrichtung (103) zum Bewirken einer Abweichung eines Ausgangswerts des Untersensors gegenüber einem Ausgangswert des Hauptsensors um einen vorgegebenen Wert, wenn keine Störung in dem Doppelsensorsystem vorliegt, wobei die Versatzvorrichtung (103) Widerstände (15) mit demselben Widerstandswert enthält, jeweils zwischen dem Hauptsensor (101a) und der Stromversorgung und zwischen dem Untersensor (101b) und der Sensormasse; und
die Sensorprüfvorrichtung eine Störung in dem Sensorsystem feststellt, wenn eine direkt anhand der Sensorausgangsgrößen ermittelte Ausgangsgrößendifferenz zwischen dem Hauptsensor (101a) und dem Untersensor (101b) außerhalb eines vorgegebenen Bereichs...

Description

Diese Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Detektieren einer Störung eines Doppelsensorsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung zum Detektieren einer Störung in einem Doppelsensorsystem ist bekannt aus US-A-4,845,435. Gemäß diesem Dokument wird vorgeschlagen, die Ausgangsgrößen von zwei Sensoren ohne vorgegebene Differenz direkt Komparatoren für eine nachgeordnete Verarbeitung zuzuführen. Eine Fehlerdetektion erfolgt durch einen jeweiligen Vergleich der Ausgangsgrößen der Sensoren mit einer getrennt vorgesehenen Referenzgröße.

Ferner wird in DE 197 30 259 C1 ein Verfahren zum Prüfen zweier Sensoren eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei dem Sensoren an ortsfesten Referenzmarken mit je einem Ansprechabschnitt und mindestens einem Prüfabschnitt entlang einer Bewegungsrichtung vorbeibewegt werden und anhand der Kenntnis des Passierens einer zugeordneten Referenzmarke durch den einen Sensor geprüft wird, ob bei der Bewegung des anderen Sensors an der ihm zugeordneten Referenzmarke während der Bewegung dieses Sensors aus dem Bereich des Prüfabschnitts in dem Bereich des Ansprechabschnitts oder umgekehrt ein Ausgangssignalwechsel erfolgt.

Eine weitere Steuereinrichtung mit zwei Eingabevorrichtungen, die einen Hauptsensor und einen Untersensor enthält, hat die folgenden Verfahren eingesetzt, damit eine Entscheidung dahingehend ermöglicht wird, ob ein Abtrennen in einem Sensorstromversorgungssystem oder in einem Sensormassesystem auftritt oder nicht. D.h., eine derartige Steuereinrichtung hat ein Verfahren zum Zuführen von elektrischer Energie zu dem Hauptsensor und dem Untersensor ausgehend von zwei unterschiedlichen Stromversorgungen eingesetzt, oder ein Verfahren zum Zuführen von Spannungen entgegengesetzter Polaritäten zu dem Hauptsensor und zu dem Untersensor, ausgehend von einer gemeinsamen Stromversorgung durch alternatives Verbinden hiermit, wie in der nicht geprüften japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. Hei 4-83182 und Hei 4-214949 beschrieben.

Die 6 zeigt ein Beispiel einer üblichen Steuereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass elektrische Energie zu einem Hauptsensor und einem Untersensor von zwei unterschiedlichen Stromversorgungen zugeführt wird. Ein Sensorabschnitt 1 weist zwei variable Widerstandswertesensoren auf, die einen Hauptsensor 11a und einen Untersensor 11b bilden. Eine Stromversorgungsleitung 13a von dem Hauptsensor 11a ist mit einer Sensorstromversorgung eines Berechnungsabschnitts 2 über eine Verbindungsleitung 21a verbunden. Eine Masseleitung 14a des Hauptsensors 11a ist mit einer Sensormasse 24a des Rechenabschnitts 2 über eine Verbindungsleitung 22a verbunden. Ferner ist eine Stromversorgungsleitung 13b für den Untersensor 11b mit einer Stromversorgungsleitung 23b des Berechnungsabschnitts 2 über eine Verbindungsleitung 21b verbunden. Eine Masseleitung 14b für den Untersensor 11b ist mit einer Sensormasse 24b des Berechnungsabschnitts 2 über eine Verbindungsleitung 22b verbunden. Weiterhin sind der Hauptsensor 11a und der Untersensor 11b mechanisch so durch ein Verbindungselement 10 angepasst, dass sie sich entlang derselben Richtung ändern.

Eine Hauptsensor-Ausgangsgröße 12a und eine Untersensor-Ausgangsgröße 12b werden bei dem Verarbeitungsteil 25 des Berechnungsabschnitts 2 eingegeben. Ferner entscheidet der Verarbeitungsteil 25 betriebsgemäß, ob Störungen vorliegen oder nicht, beispielsweise ein Abtrennen oder ein Kurzschluss, und zwar in einem Sensorsystem mit dem Hauptsensor 11a und dem Untersensor 11b. Ferner folgt dann, wenn entschieden wird, dass keine Störungen in dem Sensorsystem auftreten, der Verarbeitungsteil 25 einer vorgegebenen Prozedur, und er berechnet eine in einen digitalen Wert umgesetzte Steuervariable, und er treibt einen Steuerabschnitt 3. Umgekehrt setzt der Verarbeitungsteil 25 dann, wenn eine Störung in dem Sensorsystem auftritt, die Steuervariable zu einem vorgegebenen bevorzugten Wert für einen störsicheren Betrieb, und er treibt den Steuerabschnitt 3.

7 zeigt Eigenschaften der Hauptsensor-Ausgangsgröße 12a und der Untersensor-Ausgangsgröße 12b. Übrigens erfolgt selbst in dem Fall, dass ein Abtrennen in der Stromversorgungssystemleitung (13a, 21a oder 23a) oder in der Massesystemleitung (14a, 22a oder 23a) für den Hauptsensor 11a auftritt, eine normale Ausgabe für die Untersensor-Ausgangsgröße 12b. Demnach lässt sich eine Fehlerbestimmung durch Vergleich des Werts von der Hauptsensor-Ausgangsgröße 12a mit demjenigen der Untersensor-Ausgangsgröße 12b durchführen. Zusätzlich liegen in dem Fall, dass die Stromversorgungssystemleitung und die Massesystemleitung gemeinsam für den Hauptsensor und den Untersensor verwendet werden, sowohl der Hauptsensor als auch der Untersensor bei demselben Potentialpegel, wenn beispielsweise ein Bruch in der Stromversorgungssystemleitung auftritt. Demnach besteht eine Befürchtung dahingehend, dass sich ein derartiger elektrischer Potentialpegel nicht gegenüber einem üblichen elektrischen Potentialpegel unterscheiden lässt. Demnach erfordert die Steuereinrichtung zwei Leitungssysteme für jeden der Sensoren.

Jedoch besteht für den Fall des Verfahrens zum Zuführen elektrischer Energie für den Hauptsensor 11a und den Untersensor 11b, ausgehend von zwei unterschiedlichen Stromversorgungen, eine Anforderung für ein doppelt ausgelegtes Hardware-System, d.h. zwei Sensorstromversorgungen 23a und 23b und zwei Sensormassen 24a und 24b des Berechnungsabschnitts 2, sowie zwei Verbindungsleitungen (21a, 22a, 21b, 22b) zwischen dem Berechnungsabschnitt und dem Sensorabschnitt.

Ferner sind in dem Fall des Verfahrens zum Zuführen von Spannungen entgegengesetzter Polarität zu dem Hauptsensor und dem Untersensor, ausgehend von einer einzigen gemeinsamen Stromversorgung durch alternatives Verbinden hiermit, die Eigenschaften der Hauptsensor-Ausgangsgröße und die Eigenschaften der Untersensor-Ausgangsgrößen umgekehrt zueinander. Demnach besteht dann, wenn Sensorausgangswerte verwendet werden, die Anforderung für eine Lösung, mit der sich beispielsweise der Ausgangswert einer der Sensoren umkehren lässt.

Demnach besteht das technische Problem der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Einrichtung zum Detektieren einer Störung eines Doppelsensorsystems mit vereinfachter Hardware-Konfiguration.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses technische Problem gelöst durch eine Einrichtung zum Detektieren einer Störung in einem Doppelsensorsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Indem eine Störung des Doppelsensorsystems anhand der durch die Doppelsensoren generierten Ausgangsgrößen und einer Versatzvorrichtung erfolgt, lässt sich die Hardware-Konfiguration für die Detektion einer Störung vereinfachen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, einen Widerstand zwischen einem Sensor und der Sensorstromversorgung und alternativ zwischen dem Sensor und einer Sensormasse vorzusehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, einen Widerstand sowohl zwischen dem Sensor und der Stromversorgung als auch zwischen dem Sensor und einer Sensormasse vorzusehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem in einem Fahrzeug vorgesehenen Steuerabschnitt verbunden, die in Abhängigkeit von einer detektierten Störung ein Steuersignal auf einen für einen störsicheren Betrieb günstigen vorgegebenen Wert festlegt.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben; es zeigen:
1 ein Funktionsblockschaltbild zum Darstellen einer Einrichtung zum Detektieren einer Störung eines Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung;
2 ein Schaltungsblockschaltbild zum Darstellen eines Beispiels einer Steuereinrichtung, bei der die Einrichtung zum Detektieren einer Sensorstörung gemäß der ersten Ausführungsform angewandt wird;
3 einen Graphen zum Darstellen der Ausgangseigenschaften eines Hauptsensors und eines Untersensors gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Betriebs zum Detektieren einer Sensorstörung, der gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
5 einen Graphen zum Darstellen von Sensorausgangseigenschaften als Referenz zum Detektieren einer Störung des Sensors gemäß der ersten Ausführungsform;
6 ein Schaltungsblockschaltbild zum Darstellen eines Beispiels einer Steuereinrichtung, bei welcher eine übliche Einrichtung zum Detektieren einer Sensorstörung angewandt wird;
7 einen Graphen zum Darstellen der Ausgangseigenschaften eines Hauptsensors und eines Untersensors einer üblichen Einrichtung zum Detektieren einer Störung.
Die 1 zeigt ein Funktionsblockschaltbild zum Darstellen einer Einrichtung zum Detektieren einer Sensorstörung als erster Ausführungsform dieser Erfindung. In diesem System sind ein Hauptsensor 101a und ein Untersensor 101b zum Betrieb entlang derselben Richtung ausgebildet, und sie bilden ein Doppelsensorsystem. Eine Spannung derselben Polarität liegt von einer gemeinsamen Stromversorgung bei einer Spannungszuführvorrichtung 100 für die beiden Sensoren 101a und 101b an. Ferner ist eine Versatzvorrichtung 103 so festgelegt, dass der Wert einer Ausgangsgröße des Untersensors 101b gegenüber dem Wert einer Ausgangsgröße des Hauptsensors 101a gemäß einem vorgegebenen Wert abweicht. Eine Störungsdetektionsvorrichtung 102 empfängt Signale zum Darstellen der Werte der Ausgangsgrößen dieser Sensoren 101a und 101b. Ferner entscheidet dann, wenn die Differenz des Ausgangswerts zwischen diesen Sensoren außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, die Störungsdetektionsvorrichtung 102, dass eine anormale Bedingung in einem Sensor vorliegt.
Die 2 zeigt ein Schaltungsblockschaltbild zum Darstellen eines praktischen Beispiels einer Schaltung, bei der die Einrichtung zum Detektieren einer Störung eines Stromsensors gemäß der ersten Ausführungsform angewandt wird. Übrigens ist in dem Fall, dass eine solche Einrichtung bei einer Steuereinrichtung für einen Automotor angewandt wird, ein Sensorabschnitt 1, beispielsweise eine Einrichtung zum Detektieren eines Drosselklappenöffnungsumfangs. Ein Berechnungsabschnitt 2 ist eine Einrichtung zum Berechnen einer gesteuerten Variablen gemäß dem Drosselklappenöffnungsumfang. Ein Steuerabschnitt 3 ist eine Einrichtung zum Steuern einer Ausgangsgröße des Automotors gemäß der gesteuerten bzw. geregelten Variablen.
Der Sensorabschnitt (insbesondere der Drosselklappenöffnungsumfangs-Detektionsabschnitt) 1 hat zwei Widerstandssensoren, die als Drosselklappensensor und als – Hauptsensor 11a und als ein Untersensor 11b dienen. Der Hauptsensor 11a und der Untersensor 11b haben eine gemeinsame Stromversorgungsleitung 13, die mit einer Sensorstromversorgung 23 des Berechnungsabschnitts 2 über eine Verbindungsleitung 21 verbunden ist. Ferner haben der Hauptsensor 11a und der Untersensor 11b eine gemeinsame Masseleitung 14, die mit einer Sensormasse 24 des Berechnungsabschnitts 2 über eine Verbindungsleitung 22 verbunden ist.
Der Hauptsensor 11a und der Untersensor 11b sind durch ein mechanisches Verbindungselement 10 zum Ändern entlang derselben Richtung wie die Drosselklappe (nicht gezeigt) angepasst. Die Hauptsensor-Ausgangsgröße 12a und eine Untersensor-Ausgangsgröße 12b haben dieselbe Polarität.
Ein Widerstand 15 mit einem Widerstandswert R ist zwischen dem Hauptdrosselklappensensor 11a und der Stromversorgungsleitung 13 angeschlossen. Ferner ist ein Widerstand 15 mit demselben Widerstandswert R zwischen dem Unterdrosselklappensensor 11b und der Masseleitung 14 angeschlossen. Diese derart installierten Widerstände 15 entsprechen der in 1 gezeigten Versatzvorrichtung 103 zum Bewirken einer Abweichung des Werts einer Ausgangsgröße des Untersensors 101b gegenüber dem Wert einer Ausgangsgröße des Hauptsensors 101a.
Es erfolgt eine Eingabe einer Hauptsensor-Ausgangsgröße 12a und der Untersensor-Ausgangsgröße 12b bei einem Verarbeitungsteil 25 des Berechnungsabschnitts 2. Praktisch erfolgt ein Umsetzen der Hauptsensor-Ausgangsgröße 12a und der Untersensor-Ausgangsgröße 12b in digitale Signale durch A/D-Umsetzer 25a und 25b in dem Verarbeitungsteil 25. Der Verarbeitungsteil 25 besteht beispielsweise aus einer CPU, einem RAM und einem ROM, und er dient funktionsgemäß als Störungsdetektionsvorrichtung (in 1 durch 102 bezeichnet), und zwar zum Entscheiden, ob anormale Bedingungen bei dem Hauptsensor 11a und dem Untersensor 11b auftreten oder nicht und ob Störungen – beispielsweise ein Abtrennen oder ein Kurzschluss – bei den Leitungen auftreten, die sich hiervon zu der Sensorstromversorgung 23 und zu der Sensormasse 24 erstrecken. Ferner folgt dann, wenn entschieden wird, dass keine Störungen in dem Sensorsystem auftreten, der Verarbeitungsteil 25 einer vorgegebenen Prozedur, und er berechnet eine Steuervariable gemäß dem in einen Digitalwert umgesetzten Drosselklappenöffnungsumfang, und er treibt den Steuerabschnitt 3 zum Steuern einer Ausgangsgröße des Verbrennungsmotors eines Automobils. Umgekehrt setzt dann, wenn eine Störung in dem Sensorsystem auftritt, der Verarbeitungsteil 25 die Steuervariable zu einem vorgegebenen, günstigen Wert für einen störsicheren Betrieb, und er treibt den Steuerabschnitt 3.
Die 3 zeigt Ausgangscharakteristiken des Hauptsensors 11a und des Untersensors 11b der ersten Ausführungsform. Aufgrund der Tatsache, dass der erste Hauptsensor 11a mit der Stromversorgungsleitung 13 über den Widerstand mit dem Widerstandswert R verbunden ist und dass der Untersensor 11b mit der Masseleitung 14 über den Widerstand 15 mit demselben Widerstandswert R verbunden ist, liegt der Untersensor-Ausgangswert 12b üblicherweise höher als der Hauptsensor-Ausgabewert 12a, und zwar gemäss einer Teilspannung, die parallel zu dem Wiederstand 15 erzeugt wird (d.h., einer Versatzspannung V_OFS). Übrigens nehmen beispielsweise in dem Fall, dass ein Bruch bei der Verbindungsleitung 21 zum Verbinden der Stromversorgungsleitung 13 mit der Sensorstromversorgung 23 auftritt, sowohl der Untersensor-Ausgangswert 12b als auch der Hauptsensorwert 12a denselben Pegel wie das elektrische Potential bei der Sensormasse 24 an. Demnach erfolgt keine Ausgabe einer Spannung, die höher als eine Ausgangsgröße des Hauptsensors gemäss einer parallel zu dem Versatzwiderstand 15 erzeugten Teilspannung ist.
Die 4 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Betriebs zum Detektieren einer Anormalität eines Sensors, die gemäss der ersten Ausführungsform durchzuführen ist. Insbesondere zeigt diese Figur ein Flussdiagramm für einen durch den Steuerteil 25 des Berechnungsabschnitts 2 ausgeführten Steuerbetrieb. Bei dem Schritt S51 wird der Hauptsensor-Ausgangswert 12a durch einen A/D-Umsetzer 25 des Verarbeitungsteils 25 in einen digitalen Wert V_M umgesetzt. Anschließend wird bei dem Schritt S52 der Untersensor-Ausgangswert 12b durch einen A/D-Umsetzer 25b in einen digitalen Wert V_S umgesetzt.
Hiernach wird bei dem Schritt S53 entschieden, ob der umgesetzte Untersensor-Ausgangswert V_S gleich oder höher als eine Summe des umgesetzten Hauptsensor-Ausgangswerts V_M und eines vorgegebenen Werts V_OFSL ist, sowie gleich groß wie oder kleiner als eine Summe des umgesetzten Hauptsensor-Ausgangswerts V_M und eines vorgegebenen Werts V_OFSH. D.h., wenn der Wert V_S diese Bedingung erfüllt, so wird der Untersensor-Ausgangswert 12b als in solcher Weise ausgegeben angesehen, dass er höher als der Hauptsensor-Ausgangswert 12a ist, und zwar gemäss einer Teilspannung, die parallel zu dem Versatzwiderstand 15 erzeugt wird. Es wird somit entschieden, dass beide Sensoren normal vorliegen. Demnach geht die Steuerung zu dem Schritt S54 über, worauf die Steuervariable für den Steuerabschnitt 3 berechnet wird. Anschließend wird bei dem Schritt S56 der Steuerabschnitt 3 getrieben. Umgekehrt wird dann, wenn der Wert V_S bei dem Schritt S53 die Bedingung nicht erfüllt, entschieden, dass eine Störung in dem Sensorsystem auftritt. Demnach geht die Steuerung zu dem Schritt S55 über, worauf die Steuervariable für den Steuerabschnitt 3 zu einem günstigen Wert für einen störsicheren Betrieb festgelegt wird. Hiernach geht die Steuerung zu dem Schritt S56 über, worauf der Steuerabschnitt 3 getrieben wird.
Bei der zuvor erwähnten Ausführungsform wird das Sensorsystem als ein Drosselklappensensor verwendet. Jedoch lässt sich die vorliegende Erfindung auf den Fall eines – Einsatzes einer Einrichtung zum Ausgeben eines Ausgangssignals eines Sensors zum Anzeigen des Betriebszustands des Verbrennungsmotors anwenden. Zusätzlich wird bei der zuvor erwähnten Ausführungsform eine Motorsteuereinrichtung als der Steuerabschnitt verwendet. Jedoch lassen sich in dem Fall des Einsatzes bei einer Getriebesteuereinrichtung oder anderen in einem Fahrzeug montierten Steuereinrichtungen als Steuereinrichtung ähnliche Wirkungen erzielen.

Claims

Einrichtung zum Detektieren einer Störung eines Doppelsensorsystems mit einem Hauptsensor (101a) und einem Untersensor (101b), die mit einem Steuerabschnitt (3) in einem Fahrzeug verbunden ist, enthaltend: eine Spannungsversorgungsvorrichtung (100) zum Anlegen von Spannungen derselben Polarität sowohl bei dem Hauptsensor (101a) als auch bei dem Untersensor (101b), ausgehend von einer gemeinsamen Stromversorgung, eine Sensorprüfvorrichtung (102) zum Prüfen einer Anormalität des Doppelsensorsystems, gekennzeichnet durch eine Versatzvorrichtung (103) zum Bewirken einer Abweichung eines Ausgangswerts des Untersensors gegenüber einem Ausgangswert des Hauptsensors um einen vorgegebenen Wert, wenn keine Störung in dem Doppelsensorsystem vorliegt, wobei die Versatzvorrichtung (103) Widerstände (15) mit demselben Widerstandswert enthält, jeweils zwischen dem Hauptsensor (101a) und der Stromversorgung und zwischen dem Untersensor (101b) und der Sensormasse; und die Sensorprüfvorrichtung eine Störung in dem Sensorsystem feststellt, wenn eine direkt anhand der Sensorausgangsgrößen ermittelte Ausgangsgrößendifferenz zwischen dem Hauptsensor (101a) und dem Untersensor (101b) außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerabschnitt (3) eine Steuervariablen zu einem für einen störsicheren Betrieb vorgegebenen Wert festlegt, wenn eine Störung in dem Sensorsystem festgestellt wird.