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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Kalibration von Motorsteuerungen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Steuerung für einen Motor eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Kalibrieren einer Steuerung für einen Motor eines Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und ein System zum Kalibrieren einer Steuerung für einen Motor eines Fahrzeugs.
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Steuerungen, wie z. B. Motorsteuerungen in Automobilen, müssen oftmals kalibriert werden. Die Kalibration umfasst insbesondere, dass Kennwerte der Steuerung im Betrieb optimiert werden. Dazu ist ein Zugriff in Echtzeit auf Variablen und Messwerte der Steuerung notwendig. Dieser Zugriff geschieht durch eine geeignete Schnittstelle über die, die Variablen und Messwerte zu einem Hostrechner übertragen werden. Auf dem Hostrechner lauft eine geeignete Software, die die Daten entgegennimmt und geänderte Variablen ggf. überträgt.
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In Mikroprozessorsteuerungen im Automobilbereich werden hierzu Kalibrationssysteme und/oder Softwarelösungen eingesetzt. Üblicherweise sind Kalibrationssysteme aber teuer und aufwändig zu installieren und die Echtzeitfähigkeit von Softwarelösungen ist eingeschränkt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Kalibration möglich zu machen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Steuerung für einen Motor eines Fahrzeugs beschrieben. Die beschriebene Steuerung weist Folgendes auf: (a) einen Controller, der zum Erzeugen von Steuerungsdaten für den Motor und zum Erzeugen von Kalibrationsdaten für eine auf einem Hostrechner laufende Kalibrationssoftware eingerichtet ist, und (b) eine Schnittstelle, die zum Übertragen der Steuerungsdaten an den Motor und zum Übertragen der Kalibrationsdaten an den Hostrechner eingerichtet ist, wobei (c) das Erzeugen und Übertragen der Steuerungsdaten und Kalibrationsdaten parallel und in Echtzeit erfolgt.
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Der beschriebenen Steuerung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Verwendung von teurer Zusatzhardware vermieden werden kann, wenn die zu kalibrierende Steuerung selbst dazu fähig ist, sowohl Steuerungsdaten (für den Motor) und Kalibrationsdaten (für die Software auf dem Hostrechner) parallel und in Echtzeit zu erzeugen und zu übertragen. Mit anderen Worten führt der Controller gleichzeitig zwei parallele Prozesse aus, nämlich zum einen das Erzeugen und Übermitteln der Steuerungsdaten für den Motor und zum anderen das Erzeugen und Übermitteln der Kalibrationsdaten für den Hostrechner bzw. die darauf laufende Kalibrationssoftware, und zwar in Echtzeit, das heißt in einer solchen Art und Weise, dass der Steurungsprozess nicht von dem Kalibrationsprozess aufgehalten wird.
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Die Schnittstelle kann insbesondere eine Ethernet-Schnittstelle sein, die eine Verbindung mit sowohl dem fahrzeuginternen Systembus und dem Hostrechner (der lediglich bei dem Kalibrationsvorgang in dem Fahrzeug vorhanden ist) bereitstellt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Controller einen Prozessor und einen Speicher auf, die mit einem einstellbaren Takt betreibbar sind.
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Der Takt für Prozessor und Speicher kann somit bei Bedarf geändert, insbesondere erhöht oder reduziert werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Prozessor mehrere Prozessorkerne auf, die jeweils mit einem eigenen einstellbaren Takt betrieben werden können, sodass jeder Prozessorkern einer individuellen Taktdomäne zugeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Controller dazu eingerichtet, den einstellbaren Takt so einzustellen, dass das parallele Erzeugen und Übertragen der Steuerungsdaten und Kalibrationsdaten in Echtzeit gewährleistet ist.
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Dies kann insbesondere durch Einstellen eines so hohen Taktes, dass keine Beeinträchtigungen in dem zeitlichen Ablauf des Steuerungsprozesses auftreten.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der einstellbare Takt gegenüber einem Takt sonstiger Teile der Steuerung erhöht.
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Der Prozessor und der Speicher werden mit anderen Worten übertaktet, um die Echtzeit-Ausführung der beiden parallelen Prozesse bereitstellen zu können.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Kalibrieren einer Steuerung für einen Motor eines Fahrzeugs beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist Folgendes auf: (a) Erzeugen von Steuerungsdaten für den Motor mittels eines Controllers, (b) Übertragen der Steuerungsdaten an den Motor mittels einer Schnittstelle, (c) Erzeugen von Kalibrationsdaten für eine auf einem Hostrechner laufende Kalibrationssoftware mittels des Controllers und (d) Übertragen der Kalibrationsdaten an den Hostrechner mittels der Schnittstelle, wobei (e) das Erzeugen und Übertragen der Steuerungsdaten und Kalibrationsdaten parallel und in Echtzeit erfolgt.
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Das beschriebene Verfahren basiert im Wesentlichen auf der gleichen Idee wie das oben beschriebene Verfahren gemäß dem ersten Aspekt.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein System zum Kalibrieren einer Steuerung für einen Motor eines Fahrzeugs beschrieben. Das System weist Folgendes auf: (a) eine Steuerung gemäß dem ersten Aspekt oder einem der obigen Ausführungsbeispielen und (b) einen Hostrechner, der mit der Schnittstelle der Steuerung verbunden ist und eine Kalibrationssoftware aufweist.
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Das beschriebene System verwendet eine Steuerung gemäß dem ersten Aspekt und kann somit von den entsprechenden, oben beschriebenen Vorteilen dieser Steuerung profitieren.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm mit computerausführbaren Befehlen beschrieben, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt eingerichtet sind.
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Im Sinne dieses Dokuments ist die Nennung eines solchen Computerprogramms gleichbedeutend mit dem Begriff eines Programm-Elements, eines Computerprogrammprodukts und/oder eines computerlesbaren Mediums, das Anweisungen zum Steuern eines Computersystems enthält, um die Arbeitsweise eines Systems bzw. eines Verfahrens in geeigneter Weise zu koordinieren, um die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpften Wirkungen zu erreichen.
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Das Computerprogramm kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache wie beispielsweise in JAVA, C++ etc. implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Speichermedium (CD-Rom, DVD, Blu-ray Disk, Wechsellaufwerk, flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, eingebauter Speicher/Prozessor etc.) abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie insbesondere ein Steuergerät für einen Motor eines Kraftfahrzeugs derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogramm in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann.
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Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d.h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.
- 1 zeigt ein System gemäß dem Stand der Technik.
- 2 zeigt ein System gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebene Ausführungsform lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.
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Die 1 zeigt ein System zum Kalibrieren einer Motorsteuerung 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Motorsteuerung 1 weist einen Controller 2 (mit Prozessor und Speicher) auf und ist über eine Schnittstelle 3 mit einer Kalibrationsvorrichtung 4 (Hardware) verbunden, die Steuersignale von der Steuerung 1 und Messwerte von dem (nicht gezeigten) Motor und/oder von mit dem Motor verknüpften Sensoren empfängt und über eine weitere Schnittstelle 5 an einen Hostrechner 6 weiterleitet. Die Daten werden auf dem Hostrechner 6 gespeichert und von einer auf dem Hostrechner 6 laufenden Kalibrationssoftware verarbeitet und ausgewertet, um die von der Steuerung 1 verwendeten Kennwerte und sonstigen Daten zu optimieren. Nach dieser Optimierung werden die entsprechenden Daten zu einem späteren Zeitpunkt in der Steuerung 1 aktualisiert und danach ausprobiert bzw. weiter in der gleichen Art und Weise optimiert. Der Hostrechner 6 ist typisch ein tragbarer Rechner bzw. Laptop, der für den Kalibrationsvorgang in dem Testfahrzeug angebracht und mit der ebenso im Testfahrzeug angebrachten Kalibrationsvorrichtung über die weitere Schnittstelle 5 verbunden wird.
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Die 2 zeigt ein System 10 zum Kalibrieren einer Motorsteuerung bzw. Fahrzeugsteuerung 12 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Motorsteuerung 12 weist einen Controller 14 (mit Prozessor und Speicher) auf und ist über eine Schnittstelle 16 mit einem Hostrechner 18 verbunden und dazu eingerichtet, Steuersignale von der Steuerung 12 sowie Messwerte von dem (nicht gezeigten) Motor und/oder von mit dem Motor verknüpften Sensoren über die Schnittstelle 16 an den Hostrechner 18 weiterzuleiten. Die Daten werden auf dem Hostrechner 18 gespeichert und von einer auf dem Hostrechner 18 laufenden Kalibrationssoftware verarbeitet und ausgewertet, um die von der Steuerung 12 verwendeten Kennwerte und sonstigen Daten zu optimieren. Nach dieser Optimierung werden die entsprechenden Daten zu einem späteren Zeitpunkt in der Steuerung 12 aktualisiert und danach ausprobiert bzw. weiter in der gleichen Art und Weise optimiert. Der Hostrechner 18 ist typisch ein tragbarer Rechner bzw. Laptop, der für den Kalibrationsvorgang in dem Testfahrzeug angebracht und direkt mit der Fahrzeugsteuerung 12 über die Schnittstelle 16 verbunden wird. Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß auf eine Kalibrationsvorrichtung, wie die in der 1 gezeigte Kalibrationsvorrichtung 4 verzichtet werden. Die Funktionalität der Kalibrationsvorrichtung 4 wird erfindungsgemäß von der Steuerung 12 selbst übernommen, indem der Controller 14 sowohl die Steuerungsfunktionalität als auch die Kalibrationsfunktionalität parallel durchführt. Dabei werden die für die Kalibrationsfunktionalität zuständige Teile des Controllers 14, d.h. Prozessor(kern) und Speicher so getaktet, insbesondere übertaktet, dass die Steuerungsfunktionalität nicht beeinträchtigt wird. Somit kann die Steuerung beide Funktionalitäten parallel und in Echtzeit durchführen und die mit einer Kalibrationsvorrichtung 4 verbundenen Kosten und Aufwand gespart werden.
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Ein entscheidender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die erfindungsgemäße Kalibrationslösung als Softwarelösung ohne teure Zusatzhardware auskommt und dennoch maximale Echtzeitfähigkeit sicherstellt. Moderne Steuerungen wie die erfindungsgemäße Steuerung 12 weisen Schnittstellen 16 (z. B. ETHERNET), auf die eine ausreichende Bandbreite zur Verfügung stehen, um zusätzliche Kalibrationsdaten zu übertragen. Die Übertragung der Steuerungsdaten wird dadurch nicht beeinflusst. Zusätzlich können die Taktdomänen des Microcontrollers so aufgeteilt werden, dass Kern und Speicher des Microcontrollers mit einem eigenen einstellbaren Takt versorgt werden. Die restliche Peripherie hat Ihre eigene(n) Takt(e). Es ist dann möglich, den Kern und den Speicher erfindungsgemäß zu übertakten. Dadurch gewinnt man Bandbreite, um die zusätzliche Kalibrationssoftware auszuführen, ohne das Echtzeitverhalten der Steuersoftware zu beeinflussen. Nach außen hin verhält sich der Mikroprozessor gleich, da die Peripherie mit einem unveränderten Takt versorgt wird. Um das übertakten von Kern und Speicher zu ermöglichen, kann es notwendig sein, den Arbeitstemperaturbereich während der Kalibration einzuschränken. Dies ist normalerweise möglich (und die üblichen Kalibrationssysteme arbeiten auch nur in einem eingeschränkten Temperaturbereich).
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Die Kalibration einer Steuerung in Echtzeit ohne Zusatzhardware ist zum einen durch den Einsatz eines modifizierten Microcontrollers 12, der durch Übertakten von Prozessorkern und Speicher sicherstellt, dass zusätzliche Kalibrationssoftware ausgeführt werden kann, ohne die Laufzeit der Steuerungssoftware zu beeinflussen, und zum anderen durch den Einsatz einer schnellen Kommunikationsschnittstelle möglich, die die Übertragung von zusätzlichen Kalibrationsdaten zulässt, ohne Beeinflussung von Steuerungsdaten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuerung
- 2
- Controller
- 3
- Schnittstelle
- 4
- Kalbrationsvorrichtung
- 5
- Weitere Schnittstelle
- 6
- Hostrechner
- 10
- Kalibrationssystem
- 12
- Steuerung
- 14
- Controller
- 16
- Schnittstelle
- 18
- Hostrechner
