DE102010002468A1 - Method for stopping functional unit operated by controller in motor vehicle, involves operating functional unit by internal output circuit of controller - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stillsetzen einer von einem ersten Steuergerät betriebenen Funktionseinheit, z. B. eines Elektromotors oder Aktors, in einem Kraftfahrzeug sowie eine Überwachungseinrichtung umfassend wenigstens zwei Steuergeräte.The present invention relates to a method for stopping a operated by a first control unit functional unit, for. As an electric motor or actuator, in a motor vehicle and a monitoring device comprising at least two control units.
Stand der TechnikState of the art
Bei sicherheitskritischen Funktionseinheiten in Fahrzeugen, bspw. bei elektronischen Motorfüllungssteuerungssystem (EGAS), wird ein sog. 3-Ebenen-Konzept zur Sicherheitsüberwachung in dem betreibenden Steuergerät eingesetzt. Wesentlich dabei ist eine gegenseitige Überwachung innerhalb des Steuergeräts zwischen dem Funktionsrechner (Recheneinheit, CPU) und einem separaten Überwachungsmodul (Watchdog). Funktionsrechner und Überwachungsmodul kommunizieren über eine Frage-/Antwort-Kommunikation und können im Fehlerfall Leistungsendstufen im Steuergerät, welche zum Betrieb der Funktionseinheit vorgesehen sind, stillsetzen und somit die Sicherheit des Fahrzeugs gewährleisten.In the case of safety-critical functional units in vehicles, for example in the case of an electronic engine fill control system (EGAS), a so-called 3-level concept for safety monitoring is used in the operating control unit. Essential here is a mutual monitoring within the control unit between the function computer (arithmetic unit, CPU) and a separate monitoring module (Watchdog). Function computer and monitoring module communicate via a question / answer communication and can shut down in case of failure power amplifiers in the control unit, which are intended to operate the functional unit, and thus ensure the safety of the vehicle.
Wird bspw. ein Elektromotor als Funktionseinheit von dem Steuergerät betrieben, bezeichnet Ebene 1 die eigentliche Funktionssoftware, die zum Betreiben der Funktionseinheit notwendig ist. Diese wird auf dem Funktionsrechner ausgeführt. In Ebene 2, die ebenfalls auf dem Funktionsrechner ausgeführt wird, wird ein anhand eines vereinfachten Motormodells berechnetes zulässiges Moment mit einem Motor-Istmoment verglichen. Diese Ebene wird in einem durch die Ebene 3 abgesicherten Hardwarebereich durchgeführt. Bestandteil der Ebene 3 sind der Befehlstest, die Programmablaufkontrolle, der A/D-Wandler-Test sowie zyklische und vollständige Speichertests. Bei aktuellen elektronischen Motorfüllungssteuerungssystemen befindet sich die gesamte Funktions- und Überwachungssoftware in einem Steuergerät, wie es aus der
Daneben ist das sog. 2-Rechner-Konzept bekannt, das beim Betreiben besonders sicherheitskritischer Funktionseinheiten, wie z. B. ABS- oder ESP-Systeme, eingesetzt wird. In diesem Zusammenhang ist aus der
Die Steuergeräte des Überwachungssystems kommunizieren miteinander über ein Bussystem, wie z. B. CAN, FlexRay oder Ethernet. Die Ebene-2 Funktionen/Module sind auf alle in dem Netzverbund angeschlossenen Steuergeräte frei verteilbar, so dass die Ebene-1 Module in einem Steuergerät von den Ebene-2 Modulen eines anderen oder mehrerer anderer Steuergeräte überwacht werden. Die verteilte Überwachung auf mehreren Steuergeräten hat den Vorteil, dass die Ausfallwahrscheinlichkeit der Überwachungsfunktionalitäten durch zusätzliche Redundanz reduziert werden kann. Damit kann die verteilte Überwachung ein höheres Automotive Safety Integrity Level (ASIL Level) als das 3-Ebenen Konzept erreichen.The control units of the monitoring system communicate with each other via a bus system, such. CAN, FlexRay or Ethernet. The level 2 functions / modules are freely distributable to all control units connected in the network, so that the level 1 modules in one control unit are monitored by the level 2 modules of another or several other control units. The distributed monitoring on several control devices has the advantage that the probability of failure of the monitoring functionalities can be reduced by additional redundancy. This means that distributed monitoring can achieve a higher Automotive Safety Integrity Level (ASIL level) than the 3-level concept.
Ein bekanntes Abschaltkonzept bei der verteilten Überwachung ist die Abschaltung der Energieversorgung. Wenigstens zwei Steuergeräte können über das Kommunikationsnetzwerk Abschaltanforderungen an das Energiemanagementsystem senden, welches dann die Energieversorgung für das gesamte Überwachungssystem abschaltet. Mit diesem Abschaltkonzept ist jedoch eine Reihe von Nachteilen verknüpft. Zum einen setzt es ein hohes ASIL Level in dem Energiemanagementsystem voraus, d. h. die Abschaltfunktionalität muss ”eigensicher” sein. Diese Problematik wird dadurch verschärft, dass der Hersteller des Energiemanagementsystems nicht auch der Hersteller des Überwachungssystems bzw. der Überwachungseinrichtung sein muss.A well-known shutdown concept in distributed monitoring is the shutdown of the power supply. At least two controllers may send shutdown requests to the power management system over the communications network, which then turns off power to the entire monitoring system. However, this shutdown concept has a number of disadvantages. First, it requires a high ASIL level in the energy management system, i. H. the shutdown functionality must be "intrinsically safe". This problem is aggravated by the fact that the manufacturer of the energy management system does not have to be the manufacturer of the monitoring system or the monitoring device.
Weiterhin ist ein Funktionstest des Überwachungssystems erschwert, da eine Abschaltanforderung an das Energiemanagementsystem ggf. zur Stillsetzung der gesamten Fahrzeugelektrik führen kann. Daneben kann das Hauptschütz (z. B. Unterbrecher-Relais) in dem Batteriesystem in der Regel nicht unter Last geöffnet werden, weil dies zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Hauptschützes führen kann. Eine Abschaltung, z. B. im Rahmen eines Funktionstests, führt daher zu erhöhtem Wartungsaufwand und zusätzlichen Kosten. Insgesamt wird dadurch auch das Testen der Abschaltung z. B. während der Entwicklung erschwert.Furthermore, a functional test of the monitoring system is more difficult since a shutdown request to the energy management system may possibly lead to the shutdown of the entire vehicle electrics. In addition, the main contactor (eg, breaker relay) in the battery system can not usually be opened under load, because this can lead to damage or destruction of the main contactor. A shutdown, z. As part of a functional test, therefore, leads to increased maintenance and additional costs. Overall, thereby testing the shutdown z. B. difficult during development.
Da außerdem die Abschaltanforderung von dem Steuergerät an das Energiemanagementsystem über das Kommunikationsnetzwerk übertragen wird, kann die Reaktionszeit im Fehlerfall erhöht sein, wenn z. B. Jitter oder Ausfall von Botschaften aufgrund von z. B. EMV-Störungen auftritt.In addition, since the shutdown request is transmitted from the controller to the energy management system via the communication network, the response time may be increased in the event of an error when z. As jitter or failure of messages due to z. B. EMC interference occurs.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist eine verbesserte Möglichkeit zur Abschaltung der Funktionseinheit bei einem 2-Rechner Konzept wünschenswert.Starting from this prior art, an improved possibility for switching off the functional unit in a 2-computer concept is desirable.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Stillsetzen einer von einem ersten Steuergerät betriebenen Funktionseinheit sowie eine Überwachungseinrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for stopping a functional unit operated by a first control unit and a Monitoring device proposed with the features of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Erfindung implementiert eine direkte Abschaltung der leistungsbestimmenden Endstufenschaltung eines ersten Steuergeräts durch ein überwachendes zweites Steuergerät. Dadurch werden die im Stand der Technik beschriebenen Nachteile vermieden. Die Fehlerreaktionszeit ist konstant und damit berechenbar und reproduzierbar. Die gesamte Überwachungseinrichtung mit mehreren Steuergeräten ist eigensicher. Somit hängt die funktionale Sicherheit des Systems nicht von Fremderzeugnisse, wie bspw. Energiemanagementsystemen, ab. Auch werden während des Abschaltvorgangs oder beim Testen keine Komponenten beschädigt, da Endstufenschaltungen bestimmungsgemäß schaltbar sind. Die Verfügbarkeit des Fahrzeugs wird dadurch im Vergleich zum Stand der Technik erhöht, die Wartbarkeit verbessert. Besonders hervorzuheben ist zusätzlich die Erhöhung der Sicherheit bzw. Reduzierung der Ausfallwahrscheinlichkeit durch zusätzliche Redundanz.The invention implements a direct shutdown of the power-determining output stage circuit of a first control unit by a monitoring second control unit. This avoids the disadvantages described in the prior art. The error response time is constant and thus calculable and reproducible. The entire monitoring device with several control units is intrinsically safe. Thus, the functional safety of the system does not depend on third-party products, such as energy management systems. Also, no components are damaged during the shutdown or during testing, since power stage circuits are switched as intended. The availability of the vehicle is thereby increased compared to the prior art, which improves maintainability. Particularly noteworthy is also the increase in security or reduction of the probability of default by additional redundancy.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
In
Die Endstufenschaltung
Das zweite Steuergerät
Bei den Funktionseinheiten
Zur Realisierung eines 2-Rechner-Konzepts überwachen sich das erste Steuergerät
In den nachfolgenden Figuren werden im Vergleich hierzu verbesserte Überwachungssysteme gemäß bevorzugter Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In den
Die bevorzugte Ausführungsform
Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform
In
Bei der bevorzugten Ausführungsform
Das Abschalten der Endstufenschaltung kann beispielsweise das Stilllegen von in der Endstufenschaltung vorhandenen Transistoren, IGBTs, Schaltern usw. beinhalten. Alternativ oder zusätzlich kann das Abschalten der Endstufenschaltung auch das Stilllegen eines gegebenenfalls in der Endstufenschaltung vorhandenen Spannungswandlers o. ä. beinhalten. Auch können speziell für die Abschaltung vorgesehene Schaltelemente in der Endstufenschaltung bereitgestellt werden, welche von der Abschaltleitung des zweiten Steuergeräts angesteuert werden. Obwohl in den
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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