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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Steuergeräteverbunds für ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein erstes Steuergerät und ein zweites Steuergerät, welche über eine Datenleitung miteinander verbunden sind, in jeweiligen Zyklen betrieben werden, wobei in jedem Zyklus eine bestimmte Rechenzeit zum Rechnen und eine Kommunikationszeit zum Übertragen von Signalen über die Datenleitung vorgesehen sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Steuergeräteverbund für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Steuergeräteverbünde für Kraftfahrzeuge bekannt. Derartige Steuergeräteverbünde weisen zumindest zwei Steuergeräte auf, welche über eine Datenleitung oder einen Datenbus, beispielsweise einen CAN-Bus, miteinander zur Signalübertragung verbunden sind. Zwischen den Steuergeräten können also Signale oder Daten übertragen werden. Bei Steuergeräteverbünden, bei denen die Steuergeräte zeitlich nicht synchronisiert sind, ist das „Datenalter” eines Signals nicht festzustellen. Dies führt zu unvorhersehbaren Latenzzeiten bei den Signalen. Bei Projekten, bei denen es auf extrem schnelle Reaktionszeiten zwischen den Steuergeräten ankommt, sind Latenzzeiten sehr hinderlich. Das Ziel in solchen Projekten ist es, die Latenzzeit der Signale im Idealfall zu eliminieren.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 101 62 853 C1 ein Kraftfahrzeugsteuerungssystem mit mindestens zwei separaten Steuergeräten, die über ein Bussystem miteinander verbunden sind. Dabei sind die Steuergeräte jeweils zur Steuerung einzelner Fahrzeugkomponenten vorgesehen, wobei der Programmcode mindestens einer Funktion eines Programms, das auf einem Steuergerät abgelegt ist und von dem Prozessor des Steuergerätes ausgeführt wird, in einem anderen, an das gemeinsame Bussystem angekoppelten Steuergerät abgelegt ist, und somit im Steuergerät nicht mehr vorhanden ist. Ferner ist die so aus dem Steuergerät ausgelagerte Funktion in den Programmablauf des auf dem Steuergerät ablaufenden Programms eingebunden und wird auf dem Prozessor des Steuergerätes abgearbeitet, wobei die Ein- und Ausgangsgrößen der Funktion zwischen dem Steuergerät und dem Steuergerät über das Bussystem übermittelbar sind.
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In einem Steuergerätverbund kann es auch bei zwei Steuergeräten, die im gleichen Zeitraster rechnen, zu unvorhersehbaren Verzögerungen beim sogenannten „Datenalter” von Signalen kommen. Dies kann zum Ersten in den leicht versetzen Lagen der Zeitraster zweiter Steuergeräte liegen. Zum Zweiten ändern sich aber auch in jedem Steuergerät je nach Betriebspunkt die Laufzeiten der Berechnung. Zum Dritten können unterschiedliche Laufzeiten das Problem verstärken oder reduzieren. Diese Umstände machen es bei Projekten, bei denen es prinzipiell um einen Zyklus hin oder her geht, das Signalverhalten unvorhersehbar und die Ansteuerung deshalb schwierig.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie ein Steuergeräteverbund für ein Kraftfahrzeug, bei welchem Signale zwischen Steuergeräten übertragen werden, zuverlässiger zu betreiben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Steuergeräteverbund mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines Steuergeräteverbunds für ein Kraftfahrzeug. Hierbei werden ein erstes Steuergerät und ein zweites Steuergerät, welche über eine Datenleitung miteinander verbunden sind, in jeweiligen Zyklen betrieben, wobei in jedem Zyklus eine bestimmte Rechenzeit zum Rechnen und eine Kommunikationszeit zum Übertragen von Signalen über die Datenleitung vorgesehen sind. Des Weiteren wird ein Anteil der Rechenzeit von dem ersten Steuergerät an das zweite Steuergerät übertragen, wobei der Anteil der übertragenen Rechenzeit derart bestimmt wird, dass nach der Übertragung eines Signals von dem ersten Steuergerät an das zweite Steuergerät die Übertragung eines Signals vom dem zweiten Steuergerät zu dem ersten Steuergerät spätestens in dem nachfolgenden Zyklus erfolgt.
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In dem Steuergeräteverbund werden das erste und das zweite Steuergerät betrieben, welche über eine Datenleitung, beispielsweise einen Fahrzeugdatenbus, miteinander zur Signalübertragung verbunden sind. Die Steuergeräte können unterschiedlichen Komponenten oder Fahrerassistenzsystemen des Kraftfahrzeugs zugeordnet sein. Das erste Steuergerät und das zweite Steuergerät haben verschiedene Funktionen und eine ähnliche Laufzeit der Berechnung. Die Steuergeräte werden in aufeinanderfolgenden Zyklen betrieben. In jedem Zyklus ist eine Rechenzeit vorgesehen, die ursprünglich 50% der Dauer des Zyklus betragen kann. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass nun die beiden Steuergeräte bezüglich ihrer Rechenzeit optimiert werden. Hierzu werden Funktionen beziehungsweise Rechenzeit von dem zweiten Steuergerät in das erste Steuergerät übertragen. Hat das zweite Steuergerät im Vergleich zum ersten Steuergerät eine deutlich geringere Rechenzeit, ist es möglich, dass das erste Steuergerät die Signale vom zweiten Steuergerät im Idealfall im gleichen Zyklus oder aber spätestens einen Zyklus später empfängt. Somit kann das erste Steuergerät idealerweise für den nächsten Rechenschritt die Ergebnisse vom zweiten Steuergerät berücksichtigen. Insgesamt kann durch die gezielte Verlagerung und Optimierung von Funktionsinhalten in den Steuergeräten die Latenzzeit von Signalen zwischen zwei Steuergeräten extrem reduziert und im günstigsten Fall sogar eliminiert werden.
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Bevorzugt werden die jeweiligen Rechenzeiten in dem ersten Steuergerät und dem zweiten Steuergerät periodisch durchgeführt. Die jeweiligen Rechenzeiten beziehungsweise der Anteil der Rechenzeit, der von dem zweiten Steuergerät an das erste Steuergerät übertragen wird, können einmalig festgelegt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass diese dynamisch in Abhängigkeit von der erforderlichen Rechenleistung angepasst werden.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Anteil der übertragenen Rechenzeit mindestens 10%, insbesondere mindestens 20%, einer Dauer des Zyklus entspricht. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Rechenzeit üblicherweise 50% der Dauer des Zyklus entspricht. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass möglichst viele Funktionen von dem zweiten Steuergerät in das erste Steuergerät übertragen werden, sofern dies möglich ist.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der Anteil der übertragenen Rechenzeit derart bestimmt, dass eine Übertragung der Signale zwischen dem ersten Steuergerät und dem zweiten Steuergerät minimiert wird. Mit anderen Worten kann der Anteil der Rechenzeit, der an das erste Steuergerät übertragen werden, so gewählt werden, dass mit dem ersten Steuergerät möglichst viele Rechenaufgaben durchgeführt werden. Somit wird die Anzahl der Signale, welche zwischen den Steuergeräten ausgetauscht werden, reduziert.
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Ein erfindungsgemäßer Steuergeräteverbund für ein Kraftfahrzeug ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaften Ausgestaltungen davon ausgelegt. Der Steuergeräteverbund kann das erste Steuergerät und das zweite Steuergerät aufweisen. Ferner kann der Steuergeräteverbund die Datenleitung aufweisen, über welche die Steuergeräte zur Signalübertragung verbunden sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Steuergeräteverbund mehrere Steuergeräte aufweist.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise für den erfindungsgemäßen Steuergeräteverbund.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
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1 ein Kraftfahrzeug, welches einen Steuergeräteverbund mit zwei Steuergeräten aufweist;
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2 einen zeitlichen Verlauf eines Betriebs der Steuergeräte gemäß dem Stand der Technik; und
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3 einen zeitlichen Verlauf des Betriebs der Steuergeräte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 ein gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1, welches vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet ist, weist einen Steuergeräteverbund 2 auf. Dieser Steuergeräteverbund 2 umfasst vorliegend ein erstes Steuergerät A und ein zweites Steuergerät B. Die Steuergeräte A, B sind über eine Datenleitung 3 miteinander verbunden. Die Datenleitung 3, welche vorliegend nur schematisch dargestellt ist, kann durch einen Datenbus, beispielsweise einen CAN-Bus, gebildet sein. Über die Datenleitung 3 können Signale zwischen den Steuergeräten A, B übertragen werden.
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2 zeigt einen zeitlichen Verlauf des Betriebs der beiden Steuergeräte A, B gemäß dem Stand der Technik. Die jeweiligen Steuergeräte A, B werden in Zyklen 4 betrieben. Dabei beinhaltet jeder Zyklus 4 eine Rechenzeit 5, während welcher die jeweiligen Steuergeräte A, B rechnen beziehungsweise Rechenaufgaben durchführen, sowie eine Kommunikationszeit 6, in welcher die Signale zwischen den Steuergeräten A, B übertragen werden können. Dabei sind die Zyklen 4 der Steuergeräte A, B in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. In dem hier dargestellten Beispiel beträgt eine Dauer eines Zyklus 4 10 ms. Vorliegend beträgt bei beiden Steuergeräten A, B die Rechenzeit 5 50% der Dauer des Zyklus 4. Dabei sind die beiden Steuergeräte A, B in ihren Zyklen 4 zueinander verschoben, da die Steuergeräte A, b nicht synchronisiert betrieben werden.
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Vorliegend werden Daten von dem ersten Steuergerät A an das zweite Steuergerät B übertragen. Dies ist vorliegend durch die Pfeile 7 veranschaulicht. Nach der Rechenzeit 5 in dem ersten Zyklus 4 des ersten Steuergeräts A wird ein Signal an das zweite Steuergerät B übertragen. Dieses Signal kann von dem zweiten Steuergerät B nicht in diesem Zyklus 4 beziehungsweise in dieser Rechenzeit 5 berücksichtigt werden, sodass das zweite Steuergerät B die Ergebnisse beziehungsweise das Signal des ersten Steuergeräts A erst im übernächsten Zyklus berücksichtigen kann. Ferner wird ein Signal von dem zweiten Steuergerät B zu dem ersten Steuergerät A übertragen. Dies ist vorliegend durch die Pfeile 8 veranschaulicht. Bei dieser Rückmeldung vom zweiten Steuergerät B zum ersten Steuergerät A verhält es sich ähnlich, sodass das erste Steuergerät A im schlimmsten Fall vier Zyklen 4 auf eine Antwort warten muss. Diese Problematik kann sich nach Größe des Vorsatzes der Zyklen 4 und der Rechenzeiten 5 zueinander noch verschärfen.
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3 zeigt einen zeitlichen Ablauf des Betriebs der Steuergeräte A, B gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Auch hier weisen die Zyklen 4 der beiden Steuergeräte A, B einen zeitlichen Versatz zueinander auf. Hierbei ist es vorgesehen, dass ein Anteil 9 der Rechenzeit 5 des zweiten Steuergeräts B an das erste Steuergerät A übertragen wird. In dem vorliegenden Beispiel beträgt der Anteil 9 der Rechenzeit 5 20% der Dauer des Zyklus 4. In diesem optimalen Fall kann durch die günstige Lage der Verschiebung der Rechenzeiten 5 erreicht werden, dass das erste Steuergerät A direkt im Folgezyklus die Ergebnisse des zweiten Steuergeräts B berücksichtigen kann.
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Bei der Berechnung können die Ergebnisse des zweiten Steuergeräts B idealerweise mit keinem Zeitverlust oder maximal einem Zeitverlust von einem Zyklus 4 im ersten Steuergerät A beziehungsweise im Hauptsteuergerät berücksichtigt werden, wodurch die Reaktionszeiten und Zeitverluste minimiert werden. Somit ergibt sich bei der Übertragung der Signale praktisch keine Verzögerung mehr. Dies ermöglicht insgesamt einen zuverlässigen Betrieb des Steuergeräteverbunds 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Steuergeräteverbund
- 3
- Datenleitung
- 4
- Zyklus
- 5
- Rechenzeit
- 6
- Kommunikationszeit
- 7
- Pfeil
- 8
- Pfeil
- 9
- Anteil
- A
- Steuergerät
- B
- Steuergerät
- t
- Zeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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