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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Motor-Management-System für ein Fahrzeug
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Fahrer
steuern die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, wie beispielsweise
eines Lastkraftwagens oder eines Personenkraftwagens, durch Regulieren
eines Gaspedals. Mechanische Gestänge und Ventile steuern auf
der Grundlage der Position des Gaspedals den Strom der Luft und
des Kraftstoffs zum Motor. Wenn der Fahrer das Gaspedal nach unten
drückt,
verändert
sich der Strom der Luft und des Kraftstoffs zu den Zylindern, um
die Motordrehzahl zu erhöhen.
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Elektronische
Drosselklappensteuerungs-(ETC-)Systeme ersetzen die mechanischen Gaspedalbaugruppen,
die gegenwärtig
in Fahrzeugen verwendet werden. ETC-Systeme enthalten einen oder
mehrere Gaspedalpositionssensoren, einen ETC-Steuerungsalgorithmus
und eine Steuerungseinrichtung, wie beispielsweise die Motor- und/oder
Antriebsstrangsteuerungseinrichtungen. ETC-Systeme verbessern das
Antriebsstrang-Management, während
die Herstellungskosten, die mit mechanischen Pedalsystemen verbunden
sind, reduziert werden. ETC-Sensoren
eliminieren die mechanischen Gestänge und Ventile, die zur Verbindung
des Gaspedals mit dem Drosselklappenkorpus verwendet werden. ETC-Sensoren
erfassen die Position des Gaspedals und senden elektronische Signale
an die Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung verwendet
das Drosselklappensteuerungssignal als eine Grundlage (neben anderen)
für die
Steuerung verschiedener Aspekte des Antriebsstrangs, wie beispielsweise
die Einstellung des Luft-/Kraftstoffstroms zum Motor, Schalten des
Getriebes etc. Bei Fahrzeugen mit ETC-Systemen steuert der Fahrer den Motor
und den Antriebsstrang indirekt durch die Steuerungseinrichtung.
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ETC-Systeme
können
ebenfalls die Motordrehzahl mit dem Schalten des Getriebes koordinieren.
Direkte mechanische Systeme schalten häufig unter Hochlastbedingungen,
was die Lebensdauer des Getriebes herabsetzen kann. Bei ETC-Systemen vermindert
die Antriebsstrangsteuerungseinrichtung die Drosselklappe, schaltet
und erweitert dann die Drosselklappe. Diese Schaltmethode kann die
Lebensdauer des Getriebes erhöhen.
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ETC
weist auch andere Vorteile auf. Da der Fahrer die Drosselklappe
nicht mehr direkt steuert, kann die Antriebsstrangsteuerungseinrichtung
Emissionen reduzieren und die Kraftstoffeffizienz erhöhen. Des
Weiteren können
die Drosselklappeneinstellungen elektronisch modifiziert werden,
um Geschwindigkeits- und Traktionssteuerungsfunktionen bereitzustellen.
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Fahrzeuge,
die mit ETC-Systemen ausgestattet sind, sind zur Vorbeugung von
Fehlfunktionen ausgelegt. Zu diesem Zweck stellen diese Fahrzeuge normalerweise
Redundanz bereit und führen
periodische Borddiagnoseprüfungen
aus. Einige Fahrzeuge steuern das Antriebsstrangdrehmoment über einen oder
mehrere Algorithmen, die das sicherheitskritische Drehmoment des
Antriebsstrangs überprüfen. Diese
Algorithmen werden von einem Motorsteuerungsmodul ausgeführt, das üblicherweise
einen Hauptprozessor und einen Motorsteuerungsprozessor enthält. Bei
Fahrzeugen, die kein Getriebesteuerungsmodul aufweisen, enthält ein Leistungssteuerungsmodul üblicherweise
den Hauptprozessor und den Motorsteuerungsprozessor.
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Die
Haupt- und Motorsteuerungsprozessoren berechnen redundant die ETC-Sicherheitsalgorithmen
und überprüfen das
sicherheitskritische Drehmoment des Antriebsstrangs auf Gültigkeit.
Es kann sein, dass bei zukünftigen
Anwendungen die ETC-Algorithmen nicht für die Antriebsstrangdrehmomentsteuerung
zuständig
sein werden. Zu den Beispielen, bei welchen ETC-Algorithmen nicht
für die
Steuerung des Antriebsstrangdrehmoments zuständig sind, gehören koordinierte
Drehmomentsteuerung, stufenlose Getriebe und andere Antriebsstrangdrehmomentwandler.
Bei diesen Systemen ist es wesentlich, eine Antriebsstrangarchitektur
und Steuerungsalgorithmen zu entwickeln, die die Antriebsstrangdrehmomentanforderungen
validieren.
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DE 41 12 334 C2 beschreibt
ein Mehrrechnersystem in einem Kraftfahrzeug. Das Motorsteuerungssystem
und/oder das Getriebesteuerungssystem weisen jeweils ein Mehrrechnersystem
auf, das zum Beispiel zwei Prozessoren umfasst. Jeder Prozessor
eines Systems prüft
für sich,
ob in dem Rechnersystem ein Fehlerzustand vorliegt.
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DE 69523509 T2 beschreibt
ein dezentralisiertes System und Mehrrechnersystem, bei dem der Prozessor
eines Systems die Funktionen eines anderen Prozessors mit übernehmen
kann, wenn dieser defekt ist.
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In
der technischen Unterrichtung "Motormanagement
Motronic" der Robert
Bosch GmbH: "Schnittstellen
zu anderen Systemen",
Stuttgart, 1998, Seite 64 und 65 wird die Vernetzung elektronischer
Steuerungen in einem Kraftfahrzeug unter Verwendung einer seriellen
Schnittstelle CAN beschrieben.
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DE 4441896 A1 beschreibt
eine Kraftfahrzeugsteuerung, bei der eine Übersetzungswechseleinrichtung
mit einer Notfalleinrichtung ausgestattet ist, die bei Ausfall eines
Kommunikationskanals eine andere Datenleitung zur Übermittlung
von Steuersignalen verwendet.
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Ein
Motormanagementsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches
1 ist aus US 2002/0007979 A1 bekannt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Motormanagementsystem
für ein
Fahrzeug anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Motormanagementsystem mit den Merkmalen des
Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Das
Motorsteuerungsmodul ist mit dem Fahrzeugdatenbus verbunden und
kann ein Hauptmodul und ein Überwachungsmodul
enthalten. Das Getriebesteuerungsmodul ist mit dem Fahrzeugdatenbus
verbunden. Ein dedizierter Datenbus kann das Hauptmodul mit dem Überwachungsmodul
verbinden.
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Bei
speziellen Ausführungsformen
der Erfindung ist der Fahrzeugdatenbus ein serieller Datenbus. Der
dedizierte Datenbus ist ein serieller Datenbus. Ein elektronischer
Drosselklappensteuerungssensor ist mit dem Motorsteuerungsmodul
verbunden. Das Hauptmodul und das Überwachungsmodul führen die
Prozessorvaliditäts-
und –integritätsprüfungen über den
dedizierten Datenbus aus.
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Weitere
Gebiete der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung werden aus
der detaillierten Beschreibung, die nachstehend gegeben wird, ersichtlich.
Es sollte davon ausgegangen werden, dass die detaillierte Beschreibung
und die spezifischen Beispiele, während sie das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellen, nur für
Erklärungszwecke
und nicht für
die Begrenzung des Umfangs der Erfindung bestimmt sind.
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und
den begleitenden Zeichnungen besser verständlich werden, wobei:
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1 ein
Motorsteuerungsmodul darstellt, das einen Hauptprozessor, einen
Motorsteuerungsprozessor und einen Datenbus gemäß dem Stand der Technik enthält;
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2 ein
Motorsteuerungsmodul darstellt, das einen Hauptprozessor, einen Überwachungsprozessor
und einen Datenbus gemäß dem Stand
der Technik enthält;
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3 ein
Antriebsstrang-Management-Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt, welches ein Motorsteuerungsmodul, ein Getriebesteuerungsmodul,
einen seriellen Fahrzeugdatenbus und einen dedizierten seriellen Datenbus
enthält;
und
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4 das
Antriebsstrang-Management-System aus 3 detaillierter
darstellt.
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Die
folgende Beschreibung des (der) bevorzugten Ausführungsbeispiels (Ausführungsbeispiele) hat
ausschließlich
beispielhaften Charakter und beabsichtigt in keiner Weise, die Erfindung,
ihre Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen.
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Es
wird jetzt auf 1 Bezug genommen. Ein erstes
beispielhaftes Motor-Management-System gemäß dem Stand der Technik enthält ein Motorsteuerungsmodul 12 mit
einem Hauptprozessor 14 und einem Motorsteuerungsprozessor 16.
Der Hauptprozessor 14 ist über einen Datenbus 18 mit dem
Motorsteuerungsprozessor 16 verbunden. Der Datenbus 18 ist üblicherweise
ein serieller Datenbus. Sowohl der Hauptprozessor 14 als
auch der Motorsteuerungsprozessor 16 führen redundante Pedal-Drosselklappen-
und Prozessorintegritätsprüfungen aus.
Das Motor-Management-System kann optional ein Getriebesteuerungsmodul
(nicht dargestellt) enthalten, das mit dem Datenbus 18 verbunden
ist.
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Es
wird jetzt auf 2 Bezug genommen. Ein zweites
beispielhaftes Motor-Management-System gemäß dem Stand der Technik enthält ein Motorsteuerungsmodul 22 mit
einem Hauptprozessor 24 und einen Überwachungsprozessor 28.
Der Hauptprozessor 24 ist über einen Datenbus 30 mit
dem Überwachungsprozessor 28 verbunden.
Der Datenbus 30 ist üblicherweise
ein serieller Datenbus. Der Hauptprozessor 24 führt Prozessorintegritätsprüfungen aus
und kann unter Verwendung eines oder mehrerer Prozessoren implementiert
sein. Der Überwachungsprozessor 28 führt ebenfalls
Prozessorintegritätsprüfungen aus.
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Es
kann sein, dass bei zukünftigen
Anwendungen die Algorithmen für
die elektrische Drosselklappensteuerung nicht für die Antriebsstrangdrehmomentsteuerung
zuständig
sein werden. Die vorliegende Erfindung stellt eine Antriebsstrangarchitektur und
Algorithmen bereit, die die Integrität der Antriebsstrangdrehmomentanforderungen überprüfen. Zur Gewährleistung
der Integrität
des Antriebsstrangdrehmoments sollten das Motorsteuerungsmodul und das
Getriebesteuerungsmodul einander gegenseitig auf Prozessorvalidität und –integrität kontrollieren.
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Die
Gegenkontrolle auf Prozessorvalidität und –integrität muss auf einem dedizierten
Datenbus erfolgen, weil der primäre
Antriebsstrangdatenbus gemeinsam mit anderen Fahrzeugsteuerungssystemen
benutzt wird. Daher ist der primäre
Antriebsstrangdatenbus nicht in der Lage, die notwendige Sicherheitsfunktionalität bereitzustellen
und den Zeitkriterien für
Sicherheitsfunktionen zu entsprechen. Für Anwendungen, die kein Getriebesteuerungsmodul
(wie beispielsweise Fahrzeuge mit manuellem oder Handschaltgetriebe)
enthalten, kann eine ähnliche
Methode mit dem Prozessor in dem Motorsteuerungsmodul eingesetzt
werden. Der redundante Prozessor wird für die Gegenkontrolle in dem
Prozessor verwendet, um die Prozessorvalidität und –integrität zu bestätigen.
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Es
wird jetzt auf 3 Bezug genommen. Es ist ein
erstes Antriebsstrang-Management-System 50 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, das ein Motorsteuerungsmodul 52 und
ein Getriebesteuerungsmodul 54 enthält. Das Motorsteuerungsmodul 52 ist über einen
seriellen Fahrzeugdatenbus 58 mit dem Getriebesteuerungsmodul 54 verbunden. Außerdem ist
das Motorsteuerungsmodul 52 über einen dedizierten seriellen
Datenbus 60 mit dem Getriebesteuerungsmodul 54 verbunden.
Ein Drosselklappensensor ist entweder mit dem Motorsteuerungsmodul 52,
mit dem seriellen Fahrzeugdatenbus 58 oder mit einem durch
das Motorsteuerungsmodul zugreifbaren anderen Datenpfad verbunden.
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Es
wird jetzt auf 4 Bezug genommen. Das Motorsteuerungsmodul 52 enthält einen
oder mehrere Prozessoren 70, Speicher 72 wie beispielsweise
einen Read Only Memory (ROM), einen Random Access Memory (RAM),
einen Flash-Speicher oder einen anderen geeigneten elektronischen
Speicher] und eine Eingabe-/Ausgabe (I/O)-Schnittstelle 74.
Ein Drosselklappensensor 62 ist mit der I/O-Schnittstelle 74 verbunden.
Die Prozessoren führen
die konventionellen Motorsteuerungsalgorithmen 76 aus.
Der (die) Prozessor(en) 70 führt (führen) über den externen dedizierten
seriellen Datenbus 60 und/oder den seriellen Fahrzeugdatenbus 58 ebenfalls
Prozessorintegritätsprüfungen aus.
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Das
Getriebesteuerungsmodul 54 enthält ebenfalls einen oder mehrere
Prozessoren 80, Speicher 82 (wie beispielsweise
ROM, RAM, Flash-Speicher oder einen anderen geeigneten elektronischen Speicher)
und eine (I/O)-Schnittstelle 84. Der (die) Prozessor(en) 80 führt (führen) die
konventionellen Getriebesteuerungsalgorithmen 86 aus. Der
(die) Prozessor(en) 80 führt (führen) über den seriellen Fahrzeugdatenbus 58 und/oder
den dedizierten seriellen Datenbus 60 Prozessorintegritätsprüfungen aus.
Wie Fachleute erkennen können,
ist der dedizierte serielle Datenbus 60 in der Lage, die
erforderliche Sicherheitsfunktionalität bereitzustellen, während er
den Zeitanforderungen für
die Kommunikationsverbindung gerecht wird.
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Prozessorvaliditätsprüfungen beinhalten Startwert-
und Schlüssel-Prüfungen.
Das Getriebesteuerungsmodul 54 sendet über den Kommunikationskanal
einen Startwert (einen Wert oder einen Satz von Werten) an das Motorsteuerungsmodul 52.
Das Motorsteuerungsmodul 52 verwendet den (die) Startwert(e)
als eine Eingabe für
eine Berechnung oder eine Folge von Berechnungen, welche den Schlüssel ergeben.
Der Schlüssel
wird dann wieder über
den Kommunikationskanal an das Getriebesteuerungsmodul 54 gesendet,
welches verifiziert, dass der Schlüssel der erwartete Wert ist.
Das Getriebesteuerungsmodul 54 führt eine Abhilfemaßnahme aus, wenn
der Schlüssel
nicht dem erwarteten Wert entspricht.
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Es
können
ebenfalls Korrelationsprüfungen ausgeführt werden.
Sowohl in dem Getriebesteuerungsmodul 54 als auch in dem
Motorsteuerungsmodul 52 werden ähnliche Berechnungen ausgeführt. Beide
Ergebnisse dieser Berechnungen werden über den Kommunikationskanal
verglichen. Wenn die zwei Prozessoren nicht übereinstimmen, wird eine Abhilfemaßnahme ausgeführt. Der
Schwellwert für
die Entscheidung, dass eine Nichtübereinstimmung (oder ein Mangel
an Korrelation) vorliegt, kann ungleich Null sein, da das Getriebesteuerungsmodul 54 und
das Motorsteuerungsmodul 52 unterschiedliche Eingangsdaten
für den
Test verwenden können (wenn
beispielsweise jeder Prozessor separate A/D-Leseoperationen desselben Sensors verwendet),
oder ein Prozessor (normalerweise das Getriebesteuerungsmodul 54)
eine einfachere Berechnung verwenden oder die Berechnung bei einer
geringeren Geschwindigkeit ausführen
kann.
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Es
können
ebenfalls Prozessorpräsenzprüfungen ausgeführt werden.
Das Getriebesteuerungsmodul 54 überwacht, um festzustellen,
ob eine Nachricht von dem Motorsteuerungsmodul 52 bei einer vorherbestimmten
Häufigkeit
empfangen wird. Es können
umlaufende Zähler
verwendet werden. Diese ähneln
den Prozessorpräsenzprüfungen,
mit Ausnahme dessen, dass die Nachricht, die an das Getriebesteuerungsmodul 54 gesendet
wird, jede Nachricht vorwärts-
oder rückwärts zählt. Prozessorpräsenzprüfungen und
umlaufende Zähler
benötigen keine
Nachricht, die von dem Getriebesteuerungsmodul 54 an das
Motorsteuerungsmodul 52 gesendet wird. Fachleuten wird
klar sein, dass die jeweiligen Rollen der Motor- und Getriebesteuerungsmodule 52 und 54 in
der obigen Beschreibung umgekehrt werden können, und dass andere Prozessor-
und Validitätsprüfungen ausgeführt werden
können,
ohne von der Erfindung abzuweichen.
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Ein
Motor-Management-System für
ein Fahrzeug enthält
Motor- und Getriebesteuerungsmodule, die mit einem seriellen Fahrzeugdatenbus
verbunden sind. Ein dedizierter serieller Datenbus ist mit dem Getriebesteuerungsmodul
und dem Motorsteuerungsmodul verbunden. Die Motor- und Getriebesteuerungsmodule
führen über den
dedizierten Datenbus Prozessorvaliditäts- und –integritätsprüfungen aus. Bei einem alternativen
Antriebsstrang-Management-System sind Motor- und Getriebesteuerungsmodule
mit einem seriellen Fahrzeugdatenbus verbunden.