DE10337779A1 - Verfahren zur Bereitstellung von fehlertoleranten Sensorsignals - Google Patents

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Rüdiger PUFF
Christian Kebbel
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Abstract

Zur Bereitstellung eines fehlertoleranten Sensorsignals in einem komplexen Datenverarbeitungssystem, bei dem das Sensorsignal in Form von mehreren voneinander unabhängigen Signalkomponenten (P¶HPA¶, S¶HPA¶, T¶HPA¶) unterschiedlicher physikalischer Einheit vorliegt und in dem Datenverarbeitungssystem mehrfach genutzt wird, wird aus den Signalkomponenten in einer Signalvorverarbeitung (1) ein für die Weiterverarbeitung des Sensorsignals im Datenverarbeitungssystem geeignetes Sensorsignal (P¶HPA¶*) aus den Signalkomponenten gewonnen. Beim Vorliegen einer Fehlermeldung werden in der Signalvorverarbeitung (1) Substitutionssignale (P¶Sub¶) gebildet und zur Nutzung in dem Datenverarbeitungssystem zur Verfügung gestellt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bereitstellung eines fehlertoleranten Sensorsignals in einem komplexen Datenverarbeitungssystem. Das Verfahren ist z.B. für ein elektrohydraulisches Bremsensystem besonders geeignet, bei dem das Sensorsignal in Form von mehreren voneinander unabhängigen Signalkomponenten unterschiedlicher physikalischer Einheit vorliegt und in dem Datenverarbeitungssystem mehrfach für verschiedene Regelungsfunktionen genutzt wird.
  • Im Falle eines Sensordefektes stehen bei bekannten Datenverarbeitungs- oder Regelungssystemen der betreffende Sensor und damit die entsprechende Information nicht mehr zur Verfügung. Als Folge dieses Sensorausfalls werden im Regelungssystem an mehreren Stellen im Datenverarbeitungsprozess Ersatzinformationen gebildet, die zur Umschaltung und/oder Deaktivierung von Regelungsfunktionen oder Teilfunktionen führen. Dies ist bei einem komplexen Regelungssystem ein aufwendiger Prozess, weil an den verschiedenen Stellen der Fehler identifiziert und das System an die geänderten Bedingungen, d.h. an die fehlerhaften oder unvollständigen Informationen in Folge des Sensorfehlers, angepasst werden muss.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem bei einem System der eingangsgenannten Art die Auswirkungen von Sensorfehlern auf die Datenverarbeitung und auf Regelungsfunktionen, die trotz eines Sensorfehlers vollständig oder eingeschränkt aufrechterhalten werden, minimiert werden können.
  • Es hat sich gezeigt, dass diese Aufgabe mit dem im Anspruch 1 beschriebenen Verfahren gelöst werden kann, dessen Besonderheit darin besteht, dass aus den Signalkomponenten in einer Signalvorverarbeitung ein für die Weiterverarbeitung des Sensorsignals in dem Datenverarbeitungssystem geeignetes oder optimales Sensorsignal aus den verschiedenen oder verschiedenartigen Signalkomponenten gewonnen wird und dass beim Vorliegen einer Fehlermeldung in der Signalvorverarbeitung Substitutionssignale gebildet und zur Nutzung im dem Datenverarbeitungssystem zur Verfügung gestellt werden.
  • Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass sich eine erhebliche Verbesserung, d.h. Vereinfachung, Erhöhung der Zuverlässigkeit und Verbesserung des Regelungsablaufs im Fehlerfall, erreichen lässt, wenn bereits an zentraler Stelle, also unmittelbar nach der Sensorsignalgewinnung, der aufgetretene Fehler ausgewertet und soweit wie möglich eliminiert wird. Erfindungsgemäß wird in einer Signalvorverarbeitung auf Basis der im Fehlerfall noch vorhandenen, von dem Fehler nicht betroffenen Informationen ein Substitutionssignal gebildet und zur Weiterverarbeitung im System zur Verfügung gestellt.
  • Das Substitutionssignal kann dabei in Abhängigkeit von den aufgetretenen Fehlern und/oder der Fehlerart, von den noch zur Verfügung stehenden Informationen oder Signalen und/oder von der momentanen Betriebsart gebildet werden.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens können als Substitutionssignale in bestimmten Situationen Festwerte, Maximalwerte oder Minimalwerte vorgegeben werden. Festwerte als Substitutionssignale kommen insbesondere auch dann in Frage, wenn ein Doppelfehler vorliegt, der die Bildung eines genaueren Substitutionssignals erschwert oder verhindert.
  • Bei der Bildung und Weiterleitung von Substitutionssignalen werden zweckmäßigerweise die im "Normalfall", d.h. bei intaktem System, geltenden Schwellwerte oder Grenzwerte, wie Regelschwellen etc., den Substitutionssignalen angepasst.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung bezieht sich auf Druckmessungen in einem elektrohydraulischen System, bei dem im Normalfall (Betriebsart "normal") eine Drucksignalkomponente, ein Wegsignalkomponente und eine Temperatursignalkomponente anfallen, aus denen in der Signalvorverarbeitung ein besonders aussagefähiges Drucksignal ausgewählt und weitergeleitet wird. Bei einer Fehlererkennung wird nun anstelle des "besten" Drucksignals ein "zweitbestes" Signal, nämlich ein wegabhängiges und/oder temperaturabhängiges Signal, das ebenfalls den aktuellen Druck wiedergibt, als Substitutionssignal gebildet und dem Datenverarbeitungssystem oder Regelungssystem zur Verfügung gestellt.
  • Ein Beispiel für ein solches System ist ein elektrohydraulisches Bremsensystem (EHB) mit komplexen Regelungsfunktionen, wie ABS, ASR, EBV, ESP etc..
  • Schließlich besteht eine weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung noch darin, dass bei einer Druckmessung in einem elektrohydraulischen System beim Auftreten eines Sensorfeh lers, eines Doppelfehlers oder eines Sensortotalausfalls als Substitutionssignal das Signal eines intakten Sensors oder das Substitutionssignal eines Sensors verwendet wird, der infolge der Konfiguration des elektrohydraulischen Systems oder nach einem Eingriff in das elektrohydraulische System ein geeignetes Substitutionssignal liefert. So ist es beispielsweise möglich, bei Ausfall eines Drucksensors durch Umschalten von Hydraulikventilen einen "hydraulischer Durchgriff" zu einem intakten Sensor herzustellen und dann das Drucksignal dieses Sensors als Substitutionssignal zu verwenden.
  • Weitere Merkmale, Vorteile, Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Einzelheiten anhand der beigefügten Zeichnung (1) hervor, die zur Veranschaulichung des Grundprinzips der erfindungsgemäßen Verfahrens dient.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in ein komplexes Datenverarbeitungssystem eine zentrale Signalvorverarbeitung 1 eingefügt, die 1 symbolisieren soll.
  • Verschiedenartige Sensorsignale Sm, Sn; PHPA, SHPA, TH PA werden der Signalvorverarbeitung 1 zugeführt. Aus diesen Eingangs-Sensorsignalen oder Eingangsinformationen werden jeweils die "besten", d.h. die für die Weiterverarbeitung im System aussagefähigsten oder aus anderen Gründen besonders geeigneten Signale Sm*; PHP A* bestimmt oder ausgewählt und dem (nicht dargestellten) Gesamtsystem zur Auswertung und Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt.
  • Dieser Vorgang wird im folgenden anhand eines Beispiels, nämlich der Druckmessung in dem Hydraulikspeicher eines elektrohydraulischen Bremsensystems (EHB) näher erläutert.
  • In diesem Beispiel liefern die einzelnen zur Druckbestimmung vorgesehenen Sensoren im "Normalfall", also bei intakter Sensorik, drei Signale oder Signalkomponenten unterschiedlicher physikalischer Einheit, nämlich ein Drucksignal PHPA, ein Wegsignal SHPA und ein Temperatursignal THPA (HPA = High Pressure Accumulator). Im Normalfall, d.h. in der Betriebsart "normal" (siehe 1), ist das Drucksignal PHPA die für die Weiterarbeitung am besten geeignete Größe. Für das weitergeleitete Ausgangssignal PHPA* gilt in der Betriebsart "normal" die Beziehung: PHPA* = PHPA (1)
  • In der Betriebsart "failure", d.h. bei fehlerhaftem Drucksignal, gilt die Beziehung (siehe 1): PHPA* = Psub1 = f(SHPA, THPA) (2)
  • Bei fehlerhaftem Drucksignal lässt sich die gesuchte Druckinformation in nahezu gleichwertiger Genauigkeit und Güte aus dem Wegsignal und der Temperatur errechnen. Gleichung (2) führt also zu dem "zweitbesten" Ausgangsignal mit der Information über den aktuellen Druck. Das Substitutionssignal nach Gleichung (2) wird daher anstelle des ursprünglichen Sensorsignals PHPA weitergereicht.
  • Beim Vorliegen eines Zweitfehlers kann z.B. ein Festwert als Substitutionssignal eingesetzt werden. Es gilt (siehe 1): PHPA* = PSub2 = Pkonst. (3)
  • In vielen Situationen führt die Substitution durch einen Festwert immer noch zu brauchbaren Ergebnissen, jedenfalls zu einer besseren Regelung als bei völligem Ausfall des Sensorsignals.
  • Auf im Prinzip gleiche Weise können auch andere Sensorsignale, die für die Datenverarbeitung oder das Regelungssystem benötigt werden, in der zentralen Signalvorverarbeitung 1 beim Auftreten von Sensorfehlern, d.h. in der Betriebsart "failure", durch Substitutionssignale ersetzt werden. Diese Substitutionssignale gelten dann für das ganze System.
  • Zur Bildung der Substitutionssignale in der Signalvorverarbeitung 1 lassen sich grundsätzlich alle vorhandenen Informationen nutzen. Solche Informationen werden z.B. durch Auswertung der intakten Signale, durch Plausibilitätsüberlegungen, durch Ausschöpfung von Redundanzsignalen etc. gewonnen.
  • In einem komplexen elektrohydraulischen Bremsensystem (EHB) der hier beschriebenen Art sind an mehreren Stellen im Bremsensystem Druckmessungen vorgesehen; die Messwerte werden als Eingangsgrößen für die einzelnen Regelungsfunktionen benötigt. Wird nun z.B. der Drucksensor in einem Bremsdruckgeber (Hauptzylinder) oder Hydraulikspeicher defekt, lässt sich das defekte Signal durch die Druckmessung in einer angeschlossenen Radbremse ersetzen oder annähern, wenn durch eine entsprechende Umschaltung von Hydraulikventilen für die Zeitdauer der Messung ein "hydraulischer Durchgriff" von der Messstelle mit dem defektem Sensor zu der Messstelle mit intaktem Sensor hergestellt wird.
  • Es sind zahlreiche Verknüpfungen dieser Art möglich, um in der Betriebsart "failure" ein Substitutionssignal zu generieren, das zumindest näherungsweise die für eine bestimmte Regelungsfunktion oder Ersatzfunktion benötigte Information liefert.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Bereitstellung eines fehlertoleranten Sensorsignals in einem komplexen Datenverarbeitungssystem, insbesondere für ein elektrohydraulisches Bremsensystem, bei dem das Sensorsignal in Form von mehreren voneinander unabhängigen Signalkomponenten unterschiedlicher physikalischer Einheit vorliegt und in dem Datenverarbeitungssystem mehrfach genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Signalkomponenten in einer Signalvorverarbeitung (1) ein für die Weiterverarbeitung des Sensorsignals im Datenverarbeitungssystem geeignetes Sensorsignal (Sm*, PHPA*) aus den Signalkomponenten gewonnen wird und dass beim Vorliegen einer Fehlermeldung in der Signalvorverarbeitung (1) Substitutionssignale (PSub) gebildet und zur Nutzung im dem Datenverarbeitungssystem zur Verfügung gestellt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Substitutionssignale (PSub) in Abhängigkeit von den aufgetretenen Fehlern und/oder der Fehlerart, von den noch zur Verfügung stehenden Informationen oder Signalen und/oder von der momentanen Betriebsart gebildet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Substitutionssignale (PSub) in bestimmten Situationen Festwerte, Maximalwerte oder Minimalwerte vorgegeben werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten eines Doppelfehlers als Substitutionssignal (PSub) ein Festwert (PSub2) vorgegeben wird.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bildung und Weiterleitung von Substitutionssignalen (PSub) die im Normalfall (Betriebsart "normal"), d.h. bei intaktem System, geltenden Schwellwerte oder Grenzwerte, wie Regelschwellen etc., den Substitutionssignalen (PSub) angepasst werden.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Druckmessung in einem elektrohydraulischen System, bei der im Normalfall (Betriebsart "normal") eine Drucksignalkomponente (PHPA), ein Wegsignalkomponente (SHPA) und eine Temperatursignalkomponente (THPA) anfallen, aus denen in der Signalvorverarbeitung (1) ein Drucksignal (PHPA*) ermittelt wird, bei einer Fehlererkennung (Betriebsart "failure") ein wegabhängiges und/oder temperaturabhängiges Signal (PSub1) als Substitutionssignal (PSub) nach der Beziehung PHPA* = PSub1 = f(SHPA, THPA) (2)gebildet und weitergeleitet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Druckmessung in einem elektrohydraulischen System beim Auftreten eines Sensorfehlers, eines Doppelfehlers oder eines Sensortotalausfalls als Substitutionssignal (PSub) das Signal eines intakten Sensors oder das Substitutionssignal eines Sensors verwendet wird, der infolge der Konfiguration des elektrohydraulischen Systems oder nach einem Eingriff in das elektrohydraulische System ein geeignetes Substitutionssignal liefert.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall eines Drucksensors durch Umschalten von Hydraulikventilen in dem elektrohydraulischen System ein hydraulischer Durchgriff zu einem intakten Sensor hergestellt und das Drucksignal dieses Sensors als Substitutionssignal (PSub) bestimmt wird.
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