DE102013202405A1 - Method for operating distributed system in motor vehicle, involves providing allocation of modules to operating chains and determining active and inactive operating chains depending on one or more operating modes - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft verteilte Systeme, insbesondere modulare verteilte Systeme, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen.The present invention relates to distributed systems, in particular modular distributed systems, such as those used in motor vehicles.
Stand der TechnikState of the art
In Kraftfahrzeugen wird üblicherweise eine Vielzahl von Modulen eingesetzt, die über ein Bussystem, wie beispielsweise einen CAN-Bus, miteinander in Verbindung stehen bzw. kommunizieren. Die Module können Steuergeräten mit darin vorgesehenen Hardware- und Software-Modulen und weiteren Komponenten entsprechen, wie z.B. Sensoreinheiten, Signalverarbeitungseinheiten und Stellegebern. In der Regel bestehen in derartigen Systemen Wirkketten von mehreren Modulen, insbesondere von einem oder mehreren Sensoren über eine oder mehrere Module, wie beispielsweise Steuergeräte, Filter und dergleichen, zu einem oder mehreren Stellgebern. Das Betreiben eines solchen modularen Systems erfordert in der Regel eine nicht zu vernachlässigende elektrische Leistung und es ist daher wünschenswert, den Leistungsverbrauch eines solchen Systems zu reduzieren.In motor vehicles, a multiplicity of modules is usually used which communicate or communicate with one another via a bus system, such as a CAN bus. The modules may correspond to controllers having therein hardware and software modules and other components, such as e.g. Sensor units, signal processing units and encoders. As a rule, in such systems, chains of action of several modules, in particular of one or more sensors via one or more modules, such as control devices, filters and the like, exist in one or more positioners. The operation of such a modular system usually requires a non-negligible electric power and it is therefore desirable to reduce the power consumption of such a system.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Betreiben eines verteilten Systems gemäß Anspruch 1 sowie die Managementeinheit, das System und das Computerprogramm gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.According to the invention, a method for operating a distributed system according to
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the present invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines verteilten Systems in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das verteilte System mehrere Module aufweist, um Wirkketten zur Durchführung einer Funktion auszubilden, wobei die Module Komponenten sowie Hardware- und Softwaremodule in Steuergeräten umfassen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- – Bereitstellen einer Zuordnung von Modulen zu den Wirkketten;
- – Bestimmen von aktiven und inaktiven Wirkketten abhängig von einem oder mehreren Betriebsmodi, in denen sich das Kraftfahrzeug befindet;
- – Betreiben der Module, die mindestens einer der aktiven Wirkketten zugeordnet sind; und
- – Deaktivieren der Module, die keiner der aktiven Wirkketten zugeordnet sind.
- - Providing an assignment of modules to the chains of action;
- - determining active and inactive chains of action depending on one or more operating modes in which the motor vehicle is located;
- - operating the modules associated with at least one of the active chains of action; and
- - Disabling the modules that are not assigned to any of the active chains of action.
Durch das obige Verfahren können Wirkketten definiert und dahingehend überwacht werden, ob sie aktiv oder inaktiv sind. Wird für eine Komponente bzw. ein Hardware- oder Software-Modul festgestellt, dass diese in keiner aktiven Wirkkette vorhanden ist, so kann die Komponente bzw. das Hardware-Modul zur Einsparung von Energie deaktiviert werden.By the above method, chains of action can be defined and monitored to see if they are active or inactive. If it is determined for a component or a hardware or software module that it is not present in any active chain of action, then the component or the hardware module can be deactivated to save energy.
Auf diese Weise ist ein selektives Betreiben der einzelnen Steuergeräte und/oder Module möglich. Ein Vorteil des obigen Verfahrens besteht in einer Energieund/oder Kosteneinsparung, da mit einem teilweisen Aktivieren bzw. Deaktivieren von einzelnen Modulen eines verteilten Systems die aufgenommene elektrische Leistung/ Energie reduziert und die Anforderungen bezüglich Kühlmaßnahmen verringert werden können.In this way, selective operation of the individual control devices and / or modules is possible. An advantage of the above method is an energy and / or cost saving, since with partial activation or deactivation of individual modules of a distributed system, the electrical power / energy consumed can be reduced and the requirements for cooling measures can be reduced.
Weiterhin kann auf das bisher verwendete Verfahren eines regelmäßigen Abfragens einer Ausführung von Funktionssoftware in den Steuereinheiten verzichtet werden. Ein regelmäßiges Abfragen reduziert die maximal mögliche Deaktivierungsphase und begrenzt somit die mögliche Energieeinsparung, da eine inaktive Phase eines Steuergeräts regelmäßig unterbrochen wird.Furthermore, the previously used method of regularly querying an execution of functional software in the control units can be dispensed with. Regular polling reduces the maximum possible deactivation phase and thus limits the potential energy savings, as an inactive phase of a controller is regularly interrupted.
Weiterhin kann die Zuordnung der Module zu den Wirkkettenmithilfe von Identifikationsinformationen erfolgen, die in einer Zuordnungstabelle gespeichert sind.Furthermore, the assignment of the modules to the Wirkkettenmithilfe done by identification information stored in a mapping table.
Insbesondere können die Module mindestens einen Sensor, mindestens ein Steuergerät und mindestens einen Stellegeber umfassen, wobei das Steuergerät mindestens einen Mikrokontroller mit einem oder mehreren Cores als Hardware-Module enthält. In particular, the modules may comprise at least one sensor, at least one control unit and at least one control unit, wherein the control unit includes at least one microcontroller with one or more cores as hardware modules.
Weiterhin können die Softwaremodule zur Ausführung einer Softwarefunktion ein oder mehrere Hardwaremodule nutzen, wobei diejenigen Hardware-Module, in denen keine Softwarefunktion ausgeführt wird, deaktiviert werden.Furthermore, the software modules for executing a software function can use one or more hardware modules, whereby those hardware modules in which no software function is executed are deactivated.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Managementeinheit zum Betreiben eines verteilten Systems in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das verteilte System ein oder mehrere Steuergeräte und Module aufweist, um Wirkketten zur Durchführung einer Funktion auszubilden. Die Managementeinheit umfasst eine Speichereinheit, um eine Zuordnung von Softwarefunktionen und Modulen zu den Wirkketten bereitzustellen. Die Managementeinheit ist weiterhin ausgebildet, um:
- – aktive und inaktive Wirkketten abhängig von einem oder mehreren Betriebsmodi, in denen sich das Fahrzeug befindet, zu bestimmen;
- – die Module zu betreiben, die mindestens einem der aktiven Wirkketten zugeordnet sind; und
- – die Module zu deaktivieren, die keiner der aktiven Wirkketten zugeordnet sind.
- To determine active and inactive chains of action depending on one or more operating modes in which the vehicle is located;
- - operate the modules associated with at least one of the active chains of action; and
- - disable the modules that are not assigned to any of the active chains of action.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein System zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, das mehrere Module sowie die obige Managementeinheit umfasst.According to a further aspect, a system for use in a motor vehicle is provided which comprises a plurality of modules as well as the above management unit.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogramm vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, alle Schritte des obigen Verfahrens auszuführen.According to a further aspect, a computer program is provided which is adapted to carry out all the steps of the above method.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Die Steuergeräte ST1, ST2, ..., STn umfassen in der Regel Hardware-Module
Die Software-Module
Die Wirkketten P1, P2 werden im Sinne der Regelungstechnik durch separierbare Wirkzusammenhänge definiert, wie beispielsweise eine Wirkkette, die eine oder mehrere Eingangsgrößen von einem oder mehreren der Sensoren S1, S2, ..., Sn über eine oder mehrere Einheiten F1, F2, ..., Fn zur Eingangssignalaufbereitung in einem oder mehreren der Steuergeräte ST1, ST2, ..., STn in einem oder mehreren Hardware-Modulen
Die Hardware-Module
Es ist eine übergeordnete Managementeinheit
Weiterhin werden die von den Wirkketten P1, P2 benötigten Module
In der Speichereinheit
Die Wirkketten P1, P2 führen Funktionen aus, die entweder über modispezifische Aufrufe, kontinuierlich oder zyklisch ausgeführt werden. Als Betriebsmodi werden systemspezifische Fahrzeug- oder Teilsystem- oder Komponentenzustände eines Kraftfahrzeugs bezeichnet, wie beispielsweiseThe effect chains P1, P2 carry out functions that are executed either via mode-specific calls, continuously or cyclically. Operating modes are system specific vehicle or subsystem or component states of a motor vehicle, such as
- – Fahrzeugzustände, wie z. B. Parken, Wohnen, Fahren, Beschleunigen, Verzögern usw.;- Vehicle conditions, such. Parking, living, driving, accelerating, decelerating, etc .;
- – Motorzustände, wie z. B. ein ausgeschalteter Motor oder ein Schubbetrieb des Motors;- Engine conditions, such. B. a switched off engine or a coasting operation of the engine;
- – Bremsrekuperation, Klimarekuperation;- Bremsrekuperation, Klimarekuperation;
- – elektrisches oder verbrennungsmotorisches Fahren;- electric or internal combustion engine driving;
- – Start-/Stopp-Funktionen;- start / stop functions;
- – Abgasrückführung, Abwärmenutzung;- exhaust gas recirculation, waste heat recovery;
- – Regelungen wie Lambdaregelung, Luftsystemregelung und dergleichen.- Regulations such as lambda control, air system control and the like.
Die einzelnen Wirkketten P1, P2 werden zyklisch, zu festgelegten Zeitpunkten oder permanent ausgeführt, woraus sich ein Wirkkettenzeitplan ergibt, gemäß dem eine Wirkkette P1, P2 aktiviert oder deaktiviert werden kann. Der Wirkkettenzeitplan ist ebenfalls in der Speichereinheit
Für den Fall, dass ein Modul
Wird bei mehreren Steuergeräten ST1, ST2, ..., STn festgestellt, dass alle Software-Module
Der Wirkkettenzeitplan dient weiterhin der Aktivierung bzw. Deaktivierung der Software-Module gemäß den modispezifischen Wirkketten. Der Wirkkettenzeitplan wird also dynamisch in der Managementeinheit
Wird erkannt, dass eine Hardwareressource abgeschaltet werden kann, so kann ein Abschalten durch Deaktivieren eines Teils der oder der gesamten Hardwareressource erfolgen, beispielsweise durch Abschalten der Versorgungsspannung oder Trennen von einem Taktsignalgeber. If it is detected that a hardware resource can be shut down, shutdown can be accomplished by disabling some or all of the hardware resource, for example, by turning off the power or disconnecting from a clock generator.
Weiterhin ist es zur Reduzierung der aufgenommenen Leistung möglich, eine oder mehrere der modispezifischen Aufgaben in mehrere modispezifische Teilaufgaben mit unterschiedlichen Zeitrastern zu zerlegen. Dadurch kann die Laufzeitbelastung einzelner Cores in dem betreffenden Steuergerät ST1, ST2, ..., STn verringert werden. Darüber hinaus kann die feste Zuordnung der einzelnen Funktionen bzw. Software-Module zu festen Zeitrastern variabel gestaltet werden, indem die Häufigkeit der Ausführung der modispezifischen, zeitsynchronen Aufgaben variiert wird, um damit eine Teilaktivierung einer bestimmten Funktion zu erreichen.Furthermore, in order to reduce the recorded power, it is possible to decompose one or more of the mode-specific tasks into a plurality of mode-specific subtasks with different time slots. As a result, the runtime load of individual cores in the relevant control unit ST1, ST2,..., STn can be reduced. In addition, the fixed assignment of the individual functions or software modules to fixed time grids can be made variable by varying the frequency of execution of the mode-specific, time-synchronous tasks in order to achieve a partial activation of a specific function.
In
In Schritt S1 wird mithilfe einer Zuordnungstabelle eine Beschreibung von Wirkketten P1, P2 bereitgestellt, wobei den verschiedenen Wirkketten P1, P2 mithilfe der entsprechenden Identifikationsinformation Module
In Schritt S2 werden ein oder mehrere Betriebsmodi bestimmt, in denen sich das Kraftfahrzeug und/oder die Teilsysteme und/oder Komponenten befinden. In step S2, one or more operating modes are determined in which the motor vehicle and / or the subsystems and / or components are located.
In Schritt S3 werden Wirkketten P1, P2 abhängig von den Betriebsmodi sowie abhängig von einem vorgegebenen Funktionszeitplan aktiviert oder deaktiviert. Das heißt die Wirkketten P1, P2 werden gemäß einem Wirkkettenzeitplan einem bestimmten Betriebsmodus und/oder einer regelmäßigen Ausführung oder einer Ausführung zu bestimmten Zeitpunkten zugeordnet. In step S3, effect chains P1, P2 are activated or deactivated as a function of the operating modes and as a function of a predetermined functional schedule. That is, the effect chains P1, P2 are assigned according to a Wirkkettenzeitplan a specific operating mode and / or a regular execution or execution at certain times.
In Schritt S4 werden abhängig von dem Betriebsmodus bzw. den Betriebsmodi, in denen sich das Kraftfahrzeug und/oder die Teilsysteme und/oder Komponenten befinden, nun inaktive Module
In Schritt S5 werden die so ermittelten, inaktiven Module
Das Verfahren der Schritte S2 bis S5 wird zyklisch durchgeführt.The process of steps S2 to S5 is performed cyclically.
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