DE112011105021B4

DE112011105021B4 - Redundanzeinrichtung

Info

Publication number: DE112011105021B4
Application number: DE112011105021.6T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Sasaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2020-01-30
Anticipated expiration: 2031-12-08
Also published as: WO2012120578A1; US9491228B2; CN103392173A; US20130304793A1; JP5436721B2; JPWO2012120578A1; CN103392173B; DE112011105021T5

Abstract

Redundanzeinrichtung, die Redundanz erzielt durch Anordnen einer Vielzahl von mit einem Netzwerk verbundenen Knotenpunkten in Gruppen sowie dadurch, dass Knotenpunkte innerhalb jeder Gruppe Eingangs- und Ausgangsdaten innerhalb der Gruppe miteinander austauschen können, wobei jeder der Knotenpunkte folgendes aufweist:- eine Recheneinheit (12) zum Empfangen entweder von Eingangsdaten oder einem Eingangs-/Ausgangssatz, der die Eingangsdaten und einen berechneten Wert eines weiteren Knotenpunkts innerhalb der Gruppe beinhaltet, und zum Ausführen eines Rechenvorgangs an den Eingangsdaten;- eine Vergleichseinheit (14), um bei Eingabe des Eingangs-/Ausgangssatzes in diese einen berechneten Wert der Recheneinheit (12) mit dem berechneten Wert des weiteren Knotenpunkts zu vergleichen;- eine Ausgangseinheit (15), um dann, wenn das Resultat des Vergleichs durch die Vergleichseinheit (14) zeigt, dass der berechnete Wert der Recheneinheit (12) mit einem der berechneten Werte übereinstimmt, den berechneten Wert als Ausgangsdatenwert des eigentlichen Knotenpunkts abzugeben; und- eine Übertragungseinheit (13), die dann, wenn das Vergleichsresultat durch die Vergleichseinheit (14) zeigt, dass der Eingangs-/Ausgangssatz keinerlei berechneten Wert beinhaltet, der mit dem berechneten Wert der Recheneinheit (12) übereinstimmt, den berechneten Wert der Recheneinheit (12) dem Eingangs-/Ausgangssatz hinzufügt und dann diesen Eingangs-/Ausgangssatz zu einem weiteren Knotenpunkt überträgt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Redundanzeinrichtung zur Verwendung in einem Verteilungssystem, wobei die Redundanzeinrichtung eine Vielzahl von ECUs (elektronischen Steuereinheiten) in Gruppen anordnet, wobei die ECUs jeweils die gleichen Funktionen und die gleiche Hardwarestruktur (die im folgenden auch als H/W-Struktur bezeichnet wird) wie jede beliebige andere ECU aufweisen, sowie die in einer Gruppe enthaltenen ECUs in die Lage versetzt, Eingangs- und Ausgangsdaten miteinander auszutauschen sowie ihre jeweiligen Ausgangsdaten miteinander zu vergleichen, um auf diese Weise Redundanz für das System zu schaffen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine herkömmliche Redundanztechnologie implementiert Fehlerdetektions- und Fehlerredundanzfunktionen durch Ausführen des gleichen Prozesses an Eingangsdaten bzw. Eingangswerten unter Verwendung von mehreren Hardwareeinrichtungen gemäß einem erforderlichen Ausmaß an Redundanz sowie durch Vergleichen von Ausgangsdaten bzw. Ausgangswerten miteinander oder Ausführen einer Mehrheitsentscheidung an den Ausgangswerten.
Obwohl ein duales Vergleichssystem einen Kostenvorteil im Vergleich mit einer Dreifach-Mehrheitsentscheidung aufweist, da die Anzahl der für das duale Vergleichssystem erforderlichen Hardwareeinrichtungen zum Ausführen des gleichen Prozesses zwei betragen kann, kann das duale Vergleichssystem nicht feststellen, welche Hardwareeinrichtung fehlerhaft ist, wenn das Resultat eines Vergleichs zwischen den Ausgangswerten zeigt, dass diese Ausgangswerte nicht miteinander übereinstimmen.
Im Gegensatz dazu erfordert ein dreifaches Mehrheitsentscheidungssystem zwar hohe Kosten, doch kann das dreifache Mehrheitsentscheidungssystem feststellen, dass bei einer Störung eines Knotenpunkts diejenige Hardware fehlerhaft ist, die einen Ausgangswert abgegeben hat, der mit keinem der anderen Ausgangswerte übereinstimmt. Da ferner ein dreifaches Mehrheitsentscheidungssystem einen korrekten Ausgangswert als Resultat der Ausführung einer Mehrheitsentscheidung für einen bei einer Hardwareeinrichtung auftretenden Fehler auswählt, kann das dreifache Mehrheitsentscheidungssystem den Fehler maskieren.
Als herkömmliche Redundanzeinrichtung, wie sie z.B. in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, gibt es eine Redundanzeinrichtung, die mit darin angeordneten Verifikationscomputern ausgestattet ist, um Verarbeitungszustände und Rechenresultate in diesen Verifikationscomputern miteinander zu vergleichen sowie dann, wenn die Verarbeitungszustände miteinander übereinstimmen und die Rechenresultate miteinander übereinstimmen, die Feststellung zu treffen, dass die Rechenresultate korrekt sind.
Liste zum Stand der Technik
Patentveröffentlichungen
Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung JP 2010-122 731 A
Die Druckschrift EP 1 640 869 A2 betrifft eine Redundanzeinrichtung, die ein Votingverfahren angibt, welches dazu ausgebildet ist, das eingesetzte Kommunikationssystem möglichst gering zu belasten. Von daher wird eine Voting-Anforderung vorgeschlagen, die von einer anfordernden Anwendungseinheit (Knoten) an alle anderen Knoten in dem Netzwerk gesendet wird. Jeder Knoten weist eine Anwendungseinheit und einen Voting-Controller auf, wobei die Anwendungseinheit als eine Art Recheneinheit betrachtet werden kann.
Die Druckschrift EP 0 768 776 A1 betrifft ein Kommunikationsnetzwerk beziehungsweise ein Verfahren zur Übertragung von Daten, insbesondere für Flugsicherungsanlagen, mit einer Anzahl von in einem Ringsystem hintereinander angeordneten Knoten, wobei an die einzelnen Knoten Peripherieeinheiten angeschlossen sind, mit denen Daten in die umlaufenden Rahmen aufgebbar und/oder aus diesen entnehmbar sind. Dabei ist doch vorgesehen, dass jeder Knoten an zumindest 3 im Ring vorangehende Knoten über jeweils ein eigenes Übertragungsmedium angeschlossen ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Es bestehen jedoch enge Kostengrenzen bei einem Verteilungssystem, wie z.B. einem in einem Kraftfahrzeug angebrachten System, und Kosten für die Hinzufügung von erforderlicher Hardware zum Schaffen von Redundanz in dem System, das ein duales Vergleichssystem beinhaltet, sind mit Ausnahme für einige Module, die für die Gewährleistung der Sicherheit von kritischer Bedeutung sind, nicht akzeptabel.
Da das vorstehend geschilderte herkömmliche Redundanzverfahren mehrere Hardwareeinrichtungen zum Ausführen jeweils des gleichen Prozesses in ECUs erfordert und somit hohe Kosten zum Erzielen von Redundanz mit sich bringt, ist ein Verfahren zum Implementieren der gleichen Funktionen in kostengünstiger Weise wünschenswert. Ein bereits entwickeltes Batteriesystem zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug (das im folgenden auch als EF abgekürzt wird) weist eine Vielzahl von darin angebrachten Batteriezellen auf, und jede der Batteriezellen besitzt eine ECU (elektronische Steuereinheit) zur Steuerung. Zwischen diesen ECUs besteht eine Verbindung über ein identisches Netzwerk, wobei die ECUs Daten miteinander austauschen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Redundanzeinrichtung, wie sie beispielsweise auf der EP 1 640 869 A2 bekannt ist, dahingehend weiterzubilden, dass in einer möglichst kostengünstigen Weise in einem entsprechenden System Redundanz erzielt werden kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 beziehungsweise durch die Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche 7 und 8 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Redundanzeinrichtung in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 angegeben sind.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Da dann, wenn das Resultat des Vergleichs durch die Vergleichseinheit zeigt, dass der berechnete Wert mit einem beliebigen der berechneten Werte übereinstimmt, die Redundanzeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung den berechneten Wert als Ausgangsdatenwert des eigentlichen Knotenpunkts abgibt, kann Redundanz in dem System in kostengünstiger Weise erzielt werden.
Figurenliste
In den Zeichnungen zeigen:

1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Knotenpunkts bei einer Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockdiagramm eines Systems, das als Zielsystem angenommen wird, bei dem die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
3 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung eines Vorgangs beim Übertragen von Daten zwischen zwei Knotenpunkten in der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
4 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung unter normalen Betriebsbedingungen;
5 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung unter anormalen Betriebsbedingungen;
6 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise eines gesamten dreifachen Mehrheitsentscheidungssystems bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung unter normalen Betriebsbedingungen;
7 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des gesamten dreifachen Mehrheitsentscheidungssystems bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung unter anormalen Betriebsbedingungen;
8 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Knotenpunkts, der einen Eingangs-/Ausgangssatz in der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung überträgt;
9 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Knotenpunkts, der einen Eingangs-/Ausgangssatz bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung empfangen hat,
10 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise einer Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;
11 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise einer Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung;
12 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise einer Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung;
13 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise einer Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung;
14 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Knotenpunkts bei einer Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung;
15 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung einer Eingangs-/ Ausgangstabelle in der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung;
16 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Knotenpunkts, der einen Eingangs-/Ausgangssatz bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung überträgt; und
17 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Knotenpunkts, der einen Eingangs-/Ausgangssatz bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung empfangen hat.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Redundanzfunktion implementiert durch Gruppieren bzw. Anordnen von ECUs in Gruppen, wobei es sich bei den ECUs jeweils um einen mit einem identischen Netzwerk verbundenen Knotenpunkt handelt und die ECUs jeweils die gleiche Funktion und die gleiche Hardwarestruktur wie jede beliebige andere ECU aufweisen, sowie dadurch, dass die ECUs in jeder Gruppe Eingangs- und Ausgangsdaten miteinander austauschen können. Jede ECU ermittelt Eingangsdaten und führt einen Rechenvorgang auf der Basis der Eingangsdaten aus, um Ausgangsdaten zu bilden.
Danach überträgt jede ECU einen Satz der Eingangsdaten und Ausgangsdaten (der im folgenden als Eingangs-/Ausgangssatz bezeichnet wird) zu einer weiteren ECU in der Gruppe. Die weitere ECU, die den Eingangs-/Ausgangssatz empfangen hat, führt einen Rechenvorgang auf der Basis der Eingangsdaten aus, um Ausgangsdaten zu ermitteln, und führt ferner einen Vergleich zwischen den dadurch ermittelnden Ausgangsdaten und einem empfangenen Satz von Ausgangsdaten aus.
Da die weitere ECU, die den Eingangs-/Ausgangssatz empfangen hat, die gleiche Funktion und die gleiche Hardwarestruktur wie die ECU besitzt, die den Ein gangs-/Ausgangssatz zu der weiteren ECU übertragen hat, ermittelt die weitere ECU den gleichen Ausgangswert für den gleichen Eingangsdatenwert dann, wenn die weitere ECU normal funktioniert. Wenn der berechnete Ausgangsdatenwert mit einem der Datenwerte des empfangenen Satzes von Ausgangsdatenwerten übereinstimmt, gibt die Redundanzeinrichtung den Ausgangsdatenwert ab.
Wenn dagegen der berechnete Ausgangsdatenwert mit keinem Datenwert des empfangenen Satzes von Ausgangsdatenwerten übereinstimmt, fügt die weitere ECU das auf diese Weise gebildete Rechenresultat an dem Ende des Eingangs-/ Ausgangssatzes hinzu und überträgt diesen Eingangs-/Ausgangssatz zu einer weiteren ECU innerhalb der Gruppe. Dieser Datentransfer in dem Fall, in dem der Ausgangsdatenwert mit keinem Datenwert des empfangenen Satzes von Ausgangsdatenwerten übereinstimmt, wird ausgeführt, während eine von Anwendungen verlangte Ansprechzeitdauer (die im folgenden als Frist bezeichnet wird) eingehalten wird.
Wenn kein Ausgangswert aufgefunden wird, der mit einem Wert des empfangenen Satzes von Ausgangsdatenwerten übereinstimmt, bevor die Frist überschritten wird, gibt die Redundanzeinrichtung einen vorherigen Wert oder Standardwert ab. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele dieser Redundanzeinrichtung erläutert.
Ausführungsbeispiel 1
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer ECU in einer Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Dabei ist in dieser Figur nur eine ECU 1 dargestellt. Die in dieser Zeichnung dargestellte ECU 1 beinhaltet eine Eingangseinheit 11, eine Recheneinheit 12, eine Übertragungseinheit 13, eine Vergleichseinheit 14 und eine Ausgangseinheit 15 und ist mit einem in einem Fahrzeug angebrachten LAN 100 verbunden. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Verteilungssystems, das als Ziel für die Verwendung der vorliegenden Erfindung angenommen wird.
Eine Vielzahl von ECUs, die jeweils die gleiche Struktur wie die in 1 gezeigte ECU 1 aufweisen, sind mit dem identischen Netzwerk verbunden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt jede der Vielzahl von ECUs 1, 2, ..., und n (wobei n eine beliebige ganze Zahl ist) die Struktur der in 1 gezeigten ECU 1. Im folgenden werden die Funktionen jeder ECU erläutert.
Bei der Eingangseinheit 11 handelt es sich um eine Funktionseinheit zum Ermitteln von für die Steuerung erforderlichen Daten unter Verwendung von Sensoren usw. Die Recheneinheit 12 ist eine Funktionseinheit zum Ausführen eines anwendungsgemäßen Rechenvorgangs auf der Basis der Eingangsdaten, die die Eingangseinheit 11 oder die Übertragungseinheit 13 ermittelt hat. Bei der Übertragungseinheit 13 handelt es sich um eine Funktionseinheit zum Bilden eines Satzes aus den Eingangsdatenwerten und einem von der Recheneinheit 12 ermittelten berechneten Wert (wobei dieser im folgenden als Eingangs-/Ausgangssatz bezeichnet wird) sowie zum Übertragen einer Mitteilung an eine weitere ECU innerhalb der Gruppe. Der Eingangs-/Ausgangssatz weist eine Konfiguration auf, wie sie im folgenden dargestellt ist:

{Eingangsdaten: Ausgangsdaten 1: Ausgangsdaten 2: ... : Ausgangsdaten n}

Dabei ist n eine beliebige ganze Zahl, und der Ausgangsdatenwert (der berechnete Wert) der betreffenden ECU wird bei jedem Transfer des Eingangs-/Ausgangssatzes hinzugefügt. Aus diesem Grund werden bei jedem Ausführungsbeispiel die berechneten Werte, die in dem Eingangs-/Ausgangssatz enthalten sind, als Ausgangsdatensatz bezeichnet.
Bei Empfang des Eingangs-/Ausgangssatzes extrahiert die Übertragungseinheit 13 die Eingangsdaten bzw. den Eingangsdatenwert aus den Eingangs-/Ausgangsdaten und führt einen Rechenvorgang an den Eingangsdaten unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus.
Die Vergleichseinheit 14 ist eine Funktionseinheit zum Vergleichen des berechneten Werts, den die Recheneinheit 12 für die Eingangsdaten des empfangenen Eingangs-/Ausgangssatzes ermittelt, mit dem Ausgangsdatensatz des empfangenen Eingangs-/Ausgangssatzes. Die Ausgangseinheit 15 ist eine Funktionseinheit zum Abgeben des berechneten Werts, von dem die Vergleichseinheit 14 festgestellt hat, dass dieser mit einem Ausgangsdatenwert des Ausgangsdatensatzes übereinstimmt. Bei dem in einem Fahrzeug angebrachten LAN 100 handelt es sich um ein Netzwerk für die Kommunikationsverbindung innerhalb der Vielzahl von ECUs 1, 2 und ..., wie dies in 2 und den nachfolgenden Figuren dargestellt ist.
Jede der ECUs 1, 2, ... und n kann aus einem Computer bestehen, und jeder der Prozesse, die von den Einheiten von der Eingangseinheit 11 bis zu der Ausgangseinheit 15 ausgeführt werden, wird über dem Prozess entsprechende Software sowie über Hardware implementiert, die eine CPU und einen Speicher beinhaltet, wie diese zum Ausführen der Software erforderlich sind.
3 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Vorgangs, der aus den Vergleichsprozessen extrahiert wird, die von den in 2 dargestellten ECUs 1 und 2 ausgeführt werden.
Die ECU 1 ermittelt Eingangsdaten unter Verwendung der Eingangseinheit 11 und ermittelt einen berechneten Wert als Ausgangsdatenwert unter Verwendung der Recheneinheit 12. Die ECU 1 bildet dann einen Satz aus den Eingangsdaten und dem berechneten Wert (der im folgenden als Eingangs-/Ausgangssatz bezeichnet wird) unter Verwendung der Übertragungseinheit 13 und überträgt den Eingangs-/ Ausgangssatz zu einer weiteren ECU innerhalb der Gruppe (in diesem Fall die ECU 2). Bei Empfang des Eingangs-/Ausgangssatzes extrahiert die ECU 2 den Eingangsdatenwert aus dem Eingangs-/Ausgangssatz und führt den Eingangsdatenwert dann der Recheneinheit 12 zu.
Die Vergleichseinheit 14 vergleicht den Datenwert, der von der Recheneinheit 12 an diese abgegeben worden ist, mit dem Ausgangsdatensatz, der in dem empfangenen Eingangs-/Ausgangssatz enthalten ist. Wenn der von der Recheneinheit 12 ermittelte berechnete Wert mit einem der Ausgangsdatenwerte in dem Ausgangsdatensatz übereinstimmt, gibt die Vergleichseinheit den übereinstimmenden berechneten Wert unter Verwendung der Ausgangseinheit 15 ab.
Ein Arbeitsablauf, wie er ausgeführt wird, wenn alle ECUs 1, 2 und 3 normal funktionieren, sowie ein Arbeitsablauf, wie er ausgeführt wird, wenn bei der ECU 2 eine Störung vorliegt, wobei die Aufmerksamkeit auf die ECU 1 als StartKnotenpunkt fokussiert wird und ein Fall betrachtet wird, indem ein dreifaches Mehrheitsentscheidungssystem aus den ECUs 1, 2 und 3 gebildet ist, werden unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben.
Bei dem in 4 dargestellten Arbeitsablauf ermittelt die ECU 1 einen Eingangsdatenwert (5) unter Verwendung der Eingangseinheit 11, und sie führt einen Rechenvorgang an dem Eingangsdatenwert unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus, um einen berechneten Wert (10) zu ermitteln. Dabei bezeichnet die Zahl in den Klammern einen Datenwert, wobei die Zahlen in den Klammern dem Wert „IN“, dem Wert von „ECU1“, dem Wert von „ECU2“ bzw. dem Wert von „OUT“ in den Zeichnungen entsprechen.
Die ECU 1 überträgt dann den Eingangs-/Ausgangssatz {5:10} unter Verwendung der Übertragungseinheit 13. Die ECU 2 empfängt den Eingangs-/Ausgangssatz {5:10} und führt einen Rechenvorgang an dem Eingangsdatenwert (5) unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus, um einen berechneten Wert (10) zu ermitteln. Die Vergleichseinheit 14 vergleicht den berechneten Wert (10) der Recheneinheit 12 mit dem empfangenen Ausgangsdatensatz {10} und gibt den Wert (10) unter Verwendung der Ausgangseinheit 15 ab, da es sich bei dem berechneten Wert um (10) handelt und dieser somit mit dem Wert des empfangenen Ausgangsdatensatzes übereinstimmt.
Bei dem in 5 veranschaulichten Arbeitsablauf ermittelt die ECU 1 den Eingangsdatenwert (5) unter Verwendung der Eingangseinheit 11, und sie führt einen Rechenvorgang an dem Eingangsdatenwert unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus, um einen berechneten Wert (10) zu ermitteln. Die ECU 1 überträgt dann den Eingangs-/Ausgangssatz {5:10} unter Verwendung der Übertragungseinheit 13. Die ECU 2 empfängt diesen Eingangs-/Ausgangsdatensatz {5:10} und führt einen Rechenvorgang an dem Eingangsdatenwert (5) unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus, um einen berechneten Wert (11) zu ermitteln.
Da bei der ECU 2 ein Fehler bzw. Defekt vorliegt, beträgt der berechnete Wert (11), und dieser stimmt somit mit keinem Ausgangsdatenwert des empfangenen Ausgangsdatensatzes überein, und somit gibt die Vergleichseinheit 14 ein Resultat ab, das eine Nichtübereinstimmung anzeigt. Da das Vergleichsresultat eine Nichtübereinstimmung anzeigt, fügt die Übertragungseinheit 13 den Wert (11), den die Recheneinheit 12 abgegeben hat, an dem Ende des Eingangs-/Ausgangssatzes hinzu und überträgt den Eingangs-/Ausgangssatz {5:10:11} zu der ECU 3 innerhalb der Gruppe.
Die ECU 3 empfängt den Eingangs-/Ausgangssatz {5:10:11} und führt einen Rechenvorgang an dem Eingangsdatenwert (5) unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus, um einen berechneten Wert (10) zu ermitteln. Die Vergleichseinheit 14 vergleicht den von der Recheneinheit 12 abgegebenen Wert (10) mit dem empfangenen Ausgangsdatensatz {10:11}, und gibt den Ausgangswert (10) unter Verwendung der Ausgangseinheit 15 ab, da der Ausgangswert (10) mit einem Ausgangsdatenwert des empfangenen Ausgangsdatensatzes übereinstimmt.
Die Vergleichseinheit 14 kann dann nach Abschluss des Vergleichs die Feststellung treffen, dass die ECU 2, die den nicht mit dem Ausgangswert übereinstimmenden Ausgangsdatenwert (11) hinzugefügt hat, fehlerhaft ist.
6 veranschaulicht die Arbeitsweise des gesamten Systems, wenn alle ECUs normal arbeiten. Bei allen ECUs zeigt das Resultat eines Vergleichs zwischen den Ausgangswerten der beiden ECUs, wie z.B. den ECUs 1 und 2, dass die Ausgangswerte miteinander übereinstimmen, wie dies auch bei der Arbeitsweise der in bezug auf 4 beschriebenen ECU 1 der Fall ist, und der Prozess abgeschlossen ist. 7 veranschaulicht die Arbeitsweise des gesamten Systems, wenn die ECU 2 fehlerhaft ist.
Der Vergleichsvorgang ab dem Beginn eines von der ECU 2 ausgeführten Prozesses wird nachfolgend beschrieben. Die ECU 2 ermittelt einen Eingangsdatenwert (1) unter Verwendung der Eingangseinheit 11 und führt einen Rechenvorgang an dem Eingangsdatenwert unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus, um einen berechneten Wert (3) zu ermitteln. Die ECU 2 überträgt dann einen Eingangs-/ Ausgangssatz {1:3} unter Verwendung der Übertragungseinheit 13. Die ECU 3 empfängt den Eingangs-/Ausgangssatz {1:3} und führt einen Rechenvorgang an dem Eingangsdatenwert (1) unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus, um einen berechneten Wert (2) zu ermitteln. Da bei der ECU 2 ein Fehler vorliegt, stimmt kein Ausgangsdatenwert in dem Eingangs-/Ausgangssatz mit dem berechneten Wert (2) der ECU 3 überein, und die Vergleichseinheit 14 gibt ein Resultat ab, das eine Nichtübereinstimmung anzeigt.
Da das Vergleichsresultat eine Nichtübereinstimmung zeigt, fügt die Übertragungseinheit 13 den Wert (2), den die Recheneinheit 12 abgegeben hat, an dem Ende des Eingangs-/Ausgangssatzes hinzu und überträgt dann einen Eingangs-/ Ausgangssatz {1:3:2} an die ECU 1 innerhalb der Gruppe. Die ECU 1 empfängt den Eingangs-/Ausgangssatz {1:3:2} und führt unter Verwendung der Recheneinheit 12 einen Rechenvorgang an dem Eingangsdatenwert (1) aus, um einen berechneten Wert (2) zu ermitteln.
Die Vergleichseinheit 14 vergleicht den von der Recheneinheit 12 abgegebenen Wert (2) mit dem empfangenen Ausgangsdatensatz {3:2} und gibt den Wert (2) unter Verwendung der Ausgangseinheit 15 ab, da der Ausgangswert (2) mit einem Ausgangsdatenwert in dem empfangenen Ausgangsdatensatz übereinstimmt.
Im folgenden wird der Vergleichsvorgang mit Beginn eines Prozesses beschrieben, der von der ECU 3 ausgeführt wird. Die ECU 3 ermittelt einen Eingangsdatenwert (3) unter Verwendung der Eingangseinheit 11 und führt einen Rechenvorgang an dem Eingangsdatenwert unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus, um einen berechneten Wert (6) zu ermitteln.
Die ECU 3 überträgt dann einen Eingangs-/Ausgangssatz {3:6} unter Verwendung der Übertragungseinheit 13. Die ECU 1 empfängt den Eingangs-/Ausgangssatz {3:6} und führt einen Rechenvorgang an dem Eingangsdatenwert (3) unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus, um einen berechneten Wert (6) zu ermitteln. Die Vergleichseinheit 14 vergleicht den berechneten Wert (6) der Recheneinheit 12 mit dem empfangenen Ausgangsdatensatz {6} und gibt den Wert (6) unter Verwendung der Ausgangseinheit 15 ab, da es sich bei dem berechneten Wert um (6) handelt und dieser somit mit dem Ausgangsdatenwert in dem empfangenen Ausgangsdatensatz übereinstimmt.
Bei dem Vergleichsvorgang ab Beginn des von der ECU 3 ausgeführten Prozesses stimmt der berechnete Wert mit dem Ausgangsdatenwert in dem empfangenen Ausgangsdatensatz in dem Vergleichsvorgang durch die zweite ECU überein, und es wird der berechnete Wert abgegeben, und es erfolgen weder übermäßige Rechenvorgänge noch eine Übermittlung einer Nachricht, da die ECUs 3 und 1 normal arbeiten.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise einer ECU, die Eingangsdaten von der Eingangseinheit 11 ermittelt und eine Übertragung eines Eingangs-/Ausgangssatzes beginnt. Bei diesem Beispiel wird die vorstehend genannte ECU als Startknotenpunkt betrachtet. Der Startknotenpunkt ermittelt Eingangsdaten von der Eingangseinheit 11 in Zeitintervallen (Schritt ST100) und führt einen Rechenvorgang an den Eingangsdaten unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus, um einen berechneten Wert zu ermitteln (Schritt ST101). Der Startknotenpunkt überträgt dann einen Satz aus den Eingangsdaten und dem berechneten Wert (Eingangs-/Ausgangssatz) zu einer weiteren ECU in der Gruppe unter Verwendung der Übertragungseinheit 13 (Schritte ST102 und ST103).
9 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise einer ECU, die einen Eingangs-/Ausgangssatz von einer anderen ECU innerhalb der Gruppe empfangen hat. Die ECU, die einen Eingangs-/Ausgangssatz empfangen hat (Schritt ST120), extrahiert die Eingangsdaten aus dem Eingangs-/Ausgangssatz unter Verwendung der Übertragungseinheit 13 und führt einen Rechenvorgang an den Eingangsdaten unter Verwendung der Recheneinheit 12 aus, um einen berechneten Wert (Ausgangsdatenwert) zu ermitteln (Schritt ST121). Die ECU vergleicht unter Verwendung der Vergleichseinheit 14, ob der von der ECU ermittelte Ausgangsdatenwert mit einem der Datenwerte in dem Ausgangsdatensatz des Eingangs-/Ausgangssatzes übereinstimmt (Schritte ST122 und ST123).
Wenn der Ausgangsdatensatz Daten beinhaltet, die mit von der ECU ermittelten Ausgangsdatenwerten übereinstimmen, gibt die ECU die Daten unter Verwendung der Ausgangseinheit 15 ab (Schritt ST124). Darüber hinaus kann die ECU auch eine weitere ECU, die andere Daten abgegeben hat als die ermittelten, mit den Ausgangsdaten übereinstimmenden Daten, als fehlerhafte ECU feststellen (Schritte ST125 und ST126).
Diese Fehlerinformation wird einer weiteren ECU in der Gruppe nach Bedarf mitgeteilt. Wenn der Ausgangsdatenwert, den die ECU berechnet hat, mit keinem Datenwert des Ausgangsdatensatzes übereinstimmt, fügt die ECU den von ihr berechneten Ausgangsdatenwert unter Verwendung der Übertragungseinheit 13 an dem Ende des Eingangs-/Ausgangssatzes hinzu und überträgt den Eingangs-/ Ausgangssatz zu der nächsten ECU innerhalb der Gruppe (Schritte ST127 und ST128).
In einem Fall, in dem das Ausgangsziel der ECU mit dem Netzwerk als Netzwerk-Knotenpunkt verbunden ist, kann dann, wenn der Ausgangswert zum Zeitpunkt der Ermittlung der Ausgangsdaten durch die ECU mit einem Datenwert in dem Ausgangsdatensatz übereinstimmt, die ECU eine für den Knotenpunkt bestimmte Mitteilung übertragen oder die übereinstimmenden Daten zu dem Startknotenpunkt zurückführen.
Beim Zurückführen der Daten zu dem Startknotenpunkt kann sich die ECU unmittelbar vor dem Eintreten eines Fristablaufs von dem Zurückführungsvorgang zurückziehen, und wenn sie die Daten nicht innerhalb der Zeitdauer zurückführt, kann sie auch einen Standardwert, einen vorherigen Wert oder das dadurch ermittelte berechnete Resultat abgeben. Infolgedessen führt die ECU auch bei Trennung des Netzwerkes von der ECU einen Vorgang zum Abgeben des auf diese Weise berechneten Resultats aus.
Da gemäß der vorstehenden Erläuterung die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 die Vielzahl der mit dem Netzwerk verbundenen Knotenpunkte in Gruppen anordnet sowie Redundanz implementiert, indem sie Knotenpunkten innerhalb jeder Gruppe den Austausch von Eingangs-/Ausgangsdaten miteinander ermöglicht, und da jeder Knotenpunkt die Recheneinheit aufweist zum Empfangen entweder von Eingangsdaten oder einem Eingangs-/Ausgangssatz, der die Eingangsdaten und einen berechneten Wert eines weiteren Knotenpunkts innerhalb der Gruppe beinhaltet, sowie zum Ausführen eines Rechenvorgangs an den Eingangsdaten, ferner die Vergleichseinheit aufweist, um bei Eingabe des Eingangs-/ Ausgangssatzes in diese einen berechneten Wert der Recheneinheit mit dem berechneten Wert des weiteren Knotenpunkts zu vergleichen, sowie weiterhin die Ausgangseinheit aufweist, um dann, wenn das Resultat des Vergleichs durch die Vergleichseinheit zeigt, dass der berechnete Wert mit einem der berechneten Werte übereinstimmt, diesen berechneten Wert als Ausgangsdatenwert des eigentlichen Knotenpunkts abzugeben, können die Belastung sowie die Netzwerkbelastung an jedem Knotenpunkt reduziert werden, und Redundanz in dem System kann in kostengünstiger Weise erzielt werden.
Da ferner die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 die Übertragungseinheit beinhaltet, die dann, wenn das Resultat des Vergleichs durch die Vergleichseinheit zeigt, dass der Eingangs-/Ausgangssatz keinerlei berechneten Wert beinhaltet, der mit dem berechneten Wert der Recheneinheit übereinstimmt, den berechneten Wert der Recheneinheit zu dem Eingangs-/Ausgangssatz hinzufügt und dann diesen Eingangs-/Ausgangssatz zu einem weiteren Knotenpunkt überträgt, kann die Redundanzeinrichtung zur Feststellung eines fehlerhaften Knotenpunkts innerhalb jeder Gruppe beitragen.
Da ferner dann, wenn das Resultat des Vergleichs durch die Vergleichseinheit zeigt, dass der Eingangs-/Ausgangssatz einen mit dem berechneten Wert der Recheneinheit übereinstimmenden berechneten Wert sowie einen mit dem berechneten Wert der Recheneinheit nicht übereinstimmenden berechneten Wert beinhaltet, die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 die Feststellung trifft, dass der Knotenpunkt, der den nicht mit dem berechneten Wert der Recheneinheit übereinstimmenden berechneten Wert übertragen hat, fehlerhaft ist und ferner einen weiteren Knotenpunkt innerhalb der Gruppe diesbezüglich informiert, kann die Redundanzeinrichtung einen fehlerhaften Knotenpunkt innerhalb einer jeweiligen Gruppe in einfacher Weise feststellen.
Da ferner bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 die Übertragungseinheit den Eingangs-/Ausgangssatz, dem der berechnete Wert der Recheneinheit hinzugefügt ist, vor dem Verstreichen einer vorbestimmten Ansprechzeitdauer zu einem weiteren Knotenpunkt überträgt, kann die Redundanzeinrichtung zum Feststellen eines fehlerhaften Knotenpunkts beitragen, während dabei zumindest die Ausführungszeitdauer gewährleistet wird.
Da außerdem die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 1 einem Standardwert oder einen vorherigen Wert abgibt, wenn kein mit dem berechneten Wert der Recheneinheit übereinstimmender berechneter Wert vor Verstreichen einer vorbestimmten Ansprechzeitdauer aufgefunden wird, kann die Redundanzeinrichtung weiterhin zumindest die Ausführungszeitdauer gewährleisten.
Ausführungsbeispiel 2
Das Ausführungsbeispiel 2 betrifft eine Redundanzeinrichtung, die in einem System Anwendung findet, bei dem Daten weitere Zuverlässigkeitserfordernisse erfüllen müssen. Da die Struktur der Redundanzeinrichtung hinsichtlich der Zeichnungen die gleiche ist wie bei dem Ausführungsbeispiel 1, wird die Struktur der Redundanzeinrichtung unter Bezugnahme auf die in den 1 und 3 dargestellte Struktur erläutert.
Die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 ist derart ausgebildet, dass eine Übertragung von Daten erfolgt, bis eine beliebige Anzahl von N Daten (wobei N eine beliebige ganze Zahl ist) nach Maßgabe der für das System erforderlichen Sicherheit miteinander übereinstimmen. Insbesondere ist jede der Ausgangseinheiten 15 der ECUs 1, 2 und ... derart ausgebildet, dass sie ihren berechneten Wert dann abgibt, wenn die Anzahl der miteinander übereinstimmenden berechneten Werte eine vorbestimmte Anzahl N erreicht.
10 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels der Arbeitsweise der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2. Bei dem in dieser Zeichnung veranschaulichten Beispiel handelt es sich um ein Beispiel, bei dem die Redundanzeinrichtung den berechneten Wert abgibt, wenn drei miteinander übereinstimmende Datenwerte vorliegen.
Während bei diesem Beispiel in den ECUs 1 und 2 festgestellt wird, dass die Daten jeweils miteinander übereinstimmen, wird ein Eingangs-/Ausgangssatz bis zu der ECU 3 übertragen, und die ECU 3 stellt fest, dass die drei Datenwerte miteinander übereinstimmen, wobei sie anschließend ihren berechneten Wert abgibt.
Da, wie erwähnt, dann, wenn die berechneten Werte von N Knotenpunkten (wobei N eine beliebige ganze Zahl ist) miteinander übereinstimmen, die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 2 diesen übereinstimmenden berechneten Wert als Ausgangsdatenwert abgibt, kann diese Redundanzeinrichtung die Zuverlässigkeit der abzugebenden Daten verbessern.
Ausführungsbeispiel 3
Beim Ausführungsbeispiel 3 handelt es sich um ein Beispiel, bei dem eine Redundanzeinrichtung eine Datenübertragung bis zu einer vorbestimmten Anzahl von Malen ausführt, wenn eine Nichtübereinstimmung zwischen Daten vorhanden ist. Da auch beim Ausführungsbeispiel 3 die Struktur der Redundanzeinrichtung hinsichtlich der Zeichnungen die gleiche ist wie beim Ausführungsbeispiel 1, wird die Struktur der Redundanzeinrichtung unter Verwendung der in den 1 und 3 veranschaulichten Struktur erläutert.
Die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 ist derart ausgebildet, dass eine maximale Anzahl von Malen bzw. Häufigkeit definiert wird, mit der die Redundanzeinrichtung eine Datenübertragung ausführt, wenn eine Nichtübereinstimmung zwischen Daten vorhanden ist. Insbesondere führen die Übertragungseinheiten 13 der ECUs 1, 2, ... und n einen Übertragungsvorgang aus, wie er bei dem Ausführungsbeispiel 1 erläutert worden ist, bis die Häufigkeit, mit der die Übertragungseinheiten den Übertragungsvorgang ausgeführt haben, die vorbestimmte maximale Anzahl von Übertragungen erreicht.
11 zeigt eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3. Bei diesem Beispiel ist die maximale Anzahl der Übertragungen mit 5 vorgegeben. Da bei dem in der Zeichnung veranschaulichten Beispiel nicht alle Ausgangsdatenwerte, die von vor der ECU 6 befindlichen ECUs abgegeben werden, miteinander übereinstimmen, wird eine Datenübertragung bis zu der ECU 6 ausgeführt. Da bei dem in der Zeichnung veranschaulichten Beispiel der Ausgangsdatenwert der ECU mit einem Datenwert in dem Ausgangsdatensatz übereinstimmt, gibt die Redundanzeinrichtung den Datenwert ab.
Wenn dagegen die Ausgangsdaten, die die ECU 6 berechnet, nachdem die Häufigkeit, mit der die Übertragungseinheiten den Übertragungsvorgang ausgeführt haben, die maximale Anzahl von Übertragungen erreicht hat, mit keinerlei Daten in dem Ausgangsdatensatz übereinstimmen, gibt die Redundanzeinrichtung einen früheren Wert oder einen Standardwert ab.
Da gemäß der vorstehenden Erläuterung die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 3 die maximale Häufigkeit definiert, mit der die Redundanzeinrichtung eine Übertragung von Daten ausführt, wenn kein berechneter Wert ermittelt wird, der mit irgend einem anderen berechneten Wert übereinstimmt, und da die Übertragungseinheiten eine Datenübertragung ausführen, bis die Häufigkeit, mit der die Übertragungseinheiten in eine Datenübertragung ausgeführt haben, die vorstehend genannte maximale Häufigkeit erreicht, kann die Redundanzeinrichtung die kontinuierliche Ausführung von überflüssigen Übertragungsvorgängen verhindern, selbst wenn kein berechneter Wert ermittelt wird, der mit irgend einem anderen berechneten Datenwert übereinstimmt.
Ausführungsbeispiel 4
Bei dem Ausführungsbeispiel 4 handelt es sich um ein Beispiel, bei dem eine Redundanzeinrichtung eine Datenübertragung bis zu einer vorbestimmten Häufigkeit ausführt, und zwar unabhängig davon, ob eine Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung zwischen Daten vorhanden ist. Da auch beim Ausführungsbeispiel 4 die Struktur der Redundanzeinrichtung hinsichtlich der Zeichnungen die gleiche ist wie beim Ausführungsbeispiel 1, wird die Struktur der Redundanzeinrichtung unter Bezugnahme auf die in den 1 und 3 dargestellte Struktur erläutert.
Bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 führen Übertragungseinheiten 13 der ECUs einen Übertragungsvorgang bis zu der vorbestimmten Anzahl von Malen aus. Ferner ist jede Ausgangseinheit 15 derart ausgebildet, dass der am häufigsten berechnete Wert aus Ausgangsdaten ausgewählt wird, die durch die mit der vorbestimmten Häufigkeit ausgeführten Übertragungsvorgänge zwischen ECUs übertragen worden sind, und der auf diese Weise ausgewählte berechnete Wert abgegeben wird.
12 zeigt eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4. Bei dem in dieser Figur veranschaulichten Beispiel ist die Anzahl der Übertragungsvorgänge mit 5 vorgegeben. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel wird {10:11:10:9:10} als Ausgangsdatensatz auf der Stufe der ECU 5 ermittelt, und eine Ausgangseinheit 15 dieser ECU gibt den Wert {10} ab, bei dem es sich um die Mehrheit der Ausgangsdatenwerte in dem Ausgangsdatensatz handelt.
Da gemäß der vorstehenden Erläuterung die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 4 die Vielzahl der mit dem Netzwerk verbundenen Knotenpunkte in Gruppen anordnet und Redundanz dadurch implementiert, dass Knotenpunkte innerhalb jeder Gruppe Eingangs- und Ausgangsdaten miteinander austauschen können, und da jeder Knotenpunkt die Recheneinheit aufweist zum Empfangen entweder von Eingangsdaten oder einem Eingangs-/Ausgangssatz, der die Eingangsdaten und einen berechneten Wert eines weiteren Knotenpunkts innerhalb der Gruppe beinhaltet, und zum Ausführen eines Rechenvorgangs an den Eingangsdaten, ferner die Übertragungseinheit aufweist zum Hinzufügen des berechneten Werts der Recheneinheit zu dem Eingangs-/Ausgangssatz und zum Übertragen von diesem Eingangs-/Ausgangssatz zu einem weiteren Knotenpunkt innerhalb der Gruppe, bis die Häufigkeit, mit der die Redundanzeinrichtung den Übertragungsvorgang ausgeführt hat, eine vorbestimmte Häufigkeit erreicht, sowie weiterhin die Ausgangseinheit aufweist zum selektiven Abgeben des am häufigsten berechneten Werts von dem berechneten Wert der Recheneinheit und den berechneten Werten von weiteren Knotenpunkten, die durch den mit der vorbestimmten Häufigkeit ausgeführten Übertragungsvorgang ermittelt worden sind, kann die Redundanzeinrichtung verhindern, dass überflüssige Übertragungsvorgängen kontinuierlich ausgeführt werden, wobei sie ferner die Zuverlässigkeit der abzugebenden Daten verbessern kann.
Ausführungsbeispiel 5
Beim Ausführungsbeispiel 5 handelt es sich um ein Beispiel, bei dem eine Redundanzeinrichtung eine Übertragung von Daten bis zum Ablauf einer Frist ausführt, und zwar unabhängig davon, ob eine Übereinstimmung oder eine Nichtübereinstimmung zwischen Daten vorhanden ist. Da auch beim Ausführungsbeispiel 5 die Struktur der Redundanzeinrichtung hinsichtlich der Zeichnungen wiederum die gleiche ist wie beim Ausführungsbeispiel 1, wird die Struktur der Redundanzeinrichtung unter Bezugnahme auf die in den 1 und 3 dargestellte Struktur erläutert.
Bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5 führt eine Übertragungseinheit 13 jeder ECU einen Übertragungsvorgang bis zum Ablauf einer Frist aus. Ferner ist eine Ausgangseinheit 15 jeder ECU derart ausgebildet, dass sie den am häufigsten berechneten Wert von den Ausgangsdaten selektiv abgibt, die die Redundanzeinrichtung bis zum Ablauf der Frist ermittelt hat.
13 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5. Bei dem in der Zeichnung veranschaulichten Beispiel wird ein Ausgangsdatensatz {10:11:10:10} unmittelbar vor Ablauf der Frist ermittelt, und die Ausgangseinheit 15 gibt den Wert {10} ab, bei dem es sich um die Mehrheit der Ausgangsdatenwerte in dem Ausgangsdatensatz handelt.
Da gemäß der vorstehenden Erläuterung die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 5 die Vielzahl der mit dem Netzwerk verbundenen Knotenpunkte in Gruppen anordnet und Redundanz dadurch implementiert, dass Knotenpunkte innerhalb jeder Gruppe Eingangs- und Ausgangsdaten miteinander austauschen können, und da jeder Knotenpunkt die Recheneinheit aufweist zum Empfangen entweder von Eingangsdaten oder einem Eingangs-/Ausgangssatz, der die Eingangsdaten und einen berechneten Wert eines weiteren Knotenpunkts innerhalb der Gruppe beinhaltet, und zum Ausführen eines Rechenvorgangs an den Eingangsdaten, ferner die Übertragungseinheit aufweist zum Hinzufügen des berechneten Werts der Recheneinheit zu dem Eingangs-/Ausgangssatz sowie zum Ausführen einer Übertragung dieses Eingangs-/Ausgangssatzes zu einem weiteren Knotenpunkt innerhalb der Gruppe während einer vorbestimmten Ansprechzeitdauer, sowie weiterhin die Ausgangseinheit aufweist zum selektiven Abgeben des am häufigsten berechneten Werts von dem berechneten Wert der Recheneinheit und den berechneten Werten von weiteren Knotenpunkten, die innerhalb der vorbestimmten Ansprechzeitdauer ermittelt worden sind, kann die Redundanzeinrichtung verhindern, dass überflüssige Übertragungsvorgänge in kontinuierlicher Weise ausgeführt werden, wobei sie ferner die Zuverlässigkeit der abzugebenden Daten verbessern kann.
Ausführungsbeispiel 6
Das Ausführungsbeispiel 6 befasst sich mit einer Struktur zur weiteren Reduzierung eines Belastungsanstiegs bei einer CPU sowie eines Anstiegs bei der Belastung eines Netzwerks. Die Struktur einer ECU gemäß Ausführungsbeispiel 6 ist in 14 veranschaulicht. Bei der in 14 dargestellten Struktur ist eine Eingangs-/Ausgangs-Speichereinheit 16 zusätzlich mit der in 1 dargestellten Struktur verbunden. Diese Eingangs-/Ausgangs-Speichereinheit 16 enthält eine Eingangs-/Ausgangs-Tabelle, die gemäß der Darstellung in 15 Korrespondenz zwischen Eingangsdaten und Ausgangsdaten veranschaulicht.
Ein Beispiel der Arbeitsweise eines Startknotenpunkts bei einer Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 ist in 16 veranschaulicht. Der Startknotenpunkt ermittelt Eingangsdaten unter Verwendung einer Eingangseinheit 11 (Schritt ST200). Eine Vergleichseinheit 14 stellt dann fest, ob die Eingangsdaten in der Eingangs-/Ausgangs-Speichereinheit 16 vorhanden sind (Schritt ST201). Wenn die Eingangsdaten in der Eingangs-/Ausgangs-Speichereinheit vorliegen (Schritt ST202) gibt der Startknotenpunkt die den Eingangsdaten entsprechenden Ausgangsdaten unter Verwendung der Ausgangseinheit 15 ab (Schritt ST206) und beendet den Prozeß.
Da in diesem Fall der Startknotenpunkt keine Übertragung eines Eingangs-/ Ausgangssatzes zu einer weiteren ECU in der Gruppe ausführt, wird die Belastung des Netzwerks geringer, und die auf die weitere ECU wirkende Last wird geringer, da die weitere ECU, die den Eingangs-/Ausgangssatz empfangen hätte, wenn der Startknotenpunkt den Eingangs-/Ausgangssatz zu der weiteren ECU übertragen hätte, keinerlei Rechenvorgang ausführen muss. Wenn im Gegensatz die Eingangsdaten nicht in der Eingangs-/Ausgangs-Speichereinheit 16 vorliegen, überträgt der Startknotenpunkt einen Eingangs-/Ausgangssatz zu der weiteren ECU innerhalb der Gruppe, wie dies auch beim Ausführungsbeispiel 1 der Fall ist (Schritte ST203 bis ST205).
Die Arbeitsweise einer ECU, die einen Eingangs-/Ausgangssatz empfangen hat, ist in 17 veranschaulicht. Die ECU, die den Eingangs-/Ausgangssatz empfangen hat (Schritt ST220), ermittelt unter Verwendung einer Vergleichseinheit 14, ob der Eingangsdatenwert in der Eingangs-/Ausgangs-Speichereinheit 16 registriert ist oder nicht, und wenn der Eingangsdatenwert in der Eingangs-/Ausgangsspeichereinheit 16 registriert ist (Schritt ST222), gibt die ECU den dem Eingangsdatenwert entsprechenden Ausgangsdatenwert unter Verwendung der Ausgangseinheit 15 ab (Schritt ST223).
Wie im folgenden noch erläutert wird, ist aufgrund der Tatsache, dass es sich bei dem in der Eingangs-/Ausgangs-Speichereinheit 16 gespeicherten Datenwert um einen Ausgangsdatenwert handelt, der mit anderen Ausgangsdatenwerten übereinstimmt, die von einer oder mehreren ECUs abgegeben werden, verwendet die ECU die in der Eingangs-/Ausgangs-Speichereinheit 16 gespeicherten Ausgangsdatenwerte auf einer Prioritätsbasis. Ist der Eingangsdatenwert nicht registriert, führt die ECU die gleichen Prozesse wie in den Schritten ST123 bis ST128 gemäß Ausführungsbeispiel 1 aus (und zwar die Schritte ST224 bis ST227 und ST229 bis ST232).
Wenn der für den Eingangsdatenwert ermittelte Ausgangsdatenwert mit einem der Ausgangsdatenwerte in dem Ausgangsdatensatz übereinstimmt, speichert die ECU den Eingangsdatenwert sowie den Ausgangsdatenwert, der mit einem der Ausgangsdatenwerte in dem Ausgangsdatensatz übereinstimmt, in der Eingangs-/ Ausgangs-Tabelle (Schritt ST228).
Bei der Arbeitsweise der ECU, die den Eingangs-/Ausgangssatz empfangen hat, gibt es auch eine Verfahrensweise zur Ausführung bis zu einem Prozess, in dem ein Ausgangsdatenwert aus den Eingangsdatenwerten ermittelt wird und der Ausgangsdatenwert mit dem Ausgangsdatensatz verglichen wird, wie es in 9 unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiel 1 erläutert ist, wobei dann, wenn der Ausgangsdatenwert mit keinem der Ausgangsdatenwerte in dem Ausgangsdatensatz übereinstimmt, die Eingangs-/Ausgangs-Tabelle durchsucht wird.
Als Alternative kann auch ein Verfahren zum Durchsuchen der Eingangs-/Ausgangs-Tabelle ins Auge gefasst werden, und zwar auch dann, wenn der Ausgangsdatenwert mit irgendeinem der Ausgangsdatenwerte in dem Ausgangsdatensatz übereinstimmt, wobei dann, wenn die registrierten Daten von dem Ausgangsdatenwert verschieden sind, der mit einem beliebigen Ausgangsdatenwert in dem Ausgangsdatensatz übereinstimmt, eine Aktualisierung der Tabelle erfolgt.
Daher benötigt die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 zwar die Eingang-/Ausgangs-Speichereinheit 16 zusätzlich zu der Struktur gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 5, jedoch kann die Redundanzeinrichtung die Belastung an jedem Knotenpunkt sowie die Belastung des Netzwerks noch weiter reduzieren.
Da, wie vorstehend erläutert, die Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 die Vielzahl der mit dem Netzwerk verbundenen Knotenpunkte in Gruppen anordnet und Redundanz implementiert, indem Knotenpunkte innerhalb jeder Gruppe Eingangs- und Ausgangsdaten miteinander austauschen können, und da jeder Knotenpunkt die Eingangs-/Ausgangs-Speichereinheit zum Speichern der Eingangs-/Ausgangs-Tabelle aufweist, die mit Eingangsdatenwerten in Übereinstimmung gebrachte Ausgangsdatenwerte zeigt, und bei Eingabe von beliebigen Eingangsdatenwerten in diese feststellt, ob mit den beliebigen Eingangsdatenwerten übereinstimmende Ausgangsdatenwerte in der Eingangs-/Ausgangs-Tabelle vorliegen, und dann, wenn der entsprechende Ausgangsdatenwert in der Ein gangs-/Ausgangs-Tabelle vorhanden ist, den Ausgangsdatenwert als Ausgangswert des eigentlichen Knotenpunkts setzt, kann die Redundanzeinrichtung die Belastung an jedem Knotenpunkt sowie die Belastung des Netzwerks vermindern.
Da ferner bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 jeder Knotenpunkt die Recheneinheit beinhaltet, um dann, wenn der dem Eingangsdatenwert entsprechende Ausgangsdatenwert in der Eingangs-/Ausgangs-Tabelle nicht vorhanden ist, einen Rechenvorgang an dem Eingangsdatenwert auszuführen, und ferner die Übertragungseinheit aufweist, um einen Satz aus den Eingangsdaten und dem berechneten Wert der Recheneinheit zu bilden sowie den Satz zu einem weiteren Knotenpunkt zu übertragen, kann die Redundanzeinrichtung zur Erfassung eines fehlerhaften Knotenpunkts innerhalb jeder Gruppe beitragen.
Da außerdem bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 bei Empfang eines Eingangs-/Ausgangssatzes, der Eingangsdaten und einen berechneten Wert eines weiteren Knotenpunkts innerhalb der Gruppe beinhaltet, jeder Knotenpunkt feststellt, ob der Ausgangsdatenwert, der dem in dem Eingangs-/ Ausgangssatz enthaltenen Eingangsdatenwerten entspricht, in der Eingangs-/ Ausgangs-Tabelle vorhanden ist, und dann, wenn der entsprechende Ausgangsdatenwert in der Eingangs-/Ausgangs-Tabelle vorhanden ist, den Ausgangsdatenwert als Ausgangswert des eigentlichen Knotenpunkts vorgibt, kann die Redundanzeinrichtung die Belastung an jedem Knotenpunkt sowie die Belastung des Netzwerks reduzieren.
Da ferner bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 jeder Knotenpunkt die Vergleichseinheit zum Vergleichen des berechneten Werts der Recheneinheit mit einem in dem Eingangs-/Ausgangssatz enthaltenen berechneten Wert eines weiteren Knotenpunkts aufweist sowie die Ausgangseinheit aufweist, um dann, wenn das Vergleichsresultat durch die Vergleichseinheit zeigt, dass der berechnete Wert der Recheneinheit mit einem berechneten Wert eines weiteren Knotenpunkts übereinstimmt, den übereinstimmenden berechneten Wert als Ausgangsdatenwert des eigentlichen Knotenpunkts abzugeben, und da die Eingangs-/ Ausgangs-Speichereinheit den berechneten Wert der Recheneinheit in der Eingangs-/Ausgangstabelle als Ausgangsdatenwert registriert, der mit dem Eingangsdatenwert übereinstimmt, kann die Redundanzeinrichtung die in der Eingangs-/ Ausgangs-Tabelle enthaltenen Daten in einfacher Weise verwalten.
Da außerdem bei der Redundanzeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 6 dann, wenn der Eingangsdatenwert nicht in der Eingangs-/Ausgangs-Tabelle vorliegt, die Recheneinheit einen Rechenvorgang an dem genannten Eingangsdatenwert ausführt und die Vergleichseinheit den berechneten Wert der Recheneinheit mit einem berechneten Wert eines weiteren Knotenpunkts vergleicht, der in dem Eingangs-/Ausgangssatz enthalten ist, sowie dann, wenn kein mit dem berechneten Wert der Recheneinheit übereinstimmender berechneter Wert in dem Eingangs-/ Ausgangssatz vorhanden ist, die Übertragungseinheit den berechneten Wert der vorgenannten Recheneinheit zu dem genannten Eingangs-/Ausgangssatz hinzufügt und diesen Eingangs-/Ausgangssatz überträgt, kann die Redundanzeinrichtung zur Erfassung eines fehlerhaften Knotenpunkts innerhalb jeder Gruppe beitragen.
Die vorliegende Erfindung ist zwar mit ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden, jedoch versteht es sich, dass im Umfang der Erfindung eine beliebige Kombination von zwei oder mehr Ausführungsbeispielen vorgesehen werden kann, verschiedene Änderungen an beliebigen Komponenten in den jeweiligen Ausführungsbeispielen vorgenommen werden können und eine Komponente in beliebiger Weise bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen weggelassen werden kann.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend erläutert, erreicht die Redundanzeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Redundanz in einem System durch Anordnen einer Vielzahl von ECUs in Gruppen, wobei die ECUs jeweils die gleiche Funktion sowie die gleiche Hardwarestruktur wie eine beliebige andere ECU aufweisen, sowie dadurch, dass die ECUs innerhalb jeder Gruppe Eingangswerte und Ausgangswerte miteinander austauschen können, um einen Vergleich zwischen ihren Ausgangswerten vorzunehmen, wobei die Redundanzeinrichtung zur Verwendung in einem Verteilungssystem, wie z.B. bei einem in einem Kraftfahrzeug angebrachten System, geeignet ist.

Claims

Redundanzeinrichtung, die Redundanz erzielt durch Anordnen einer Vielzahl von mit einem Netzwerk verbundenen Knotenpunkten in Gruppen sowie dadurch, dass Knotenpunkte innerhalb jeder Gruppe Eingangs- und Ausgangsdaten innerhalb der Gruppe miteinander austauschen können, wobei jeder der Knotenpunkte folgendes aufweist: - eine Recheneinheit (12) zum Empfangen entweder von Eingangsdaten oder einem Eingangs-/Ausgangssatz, der die Eingangsdaten und einen berechneten Wert eines weiteren Knotenpunkts innerhalb der Gruppe beinhaltet, und zum Ausführen eines Rechenvorgangs an den Eingangsdaten; - eine Vergleichseinheit (14), um bei Eingabe des Eingangs-/Ausgangssatzes in diese einen berechneten Wert der Recheneinheit (12) mit dem berechneten Wert des weiteren Knotenpunkts zu vergleichen; - eine Ausgangseinheit (15), um dann, wenn das Resultat des Vergleichs durch die Vergleichseinheit (14) zeigt, dass der berechnete Wert der Recheneinheit (12) mit einem der berechneten Werte übereinstimmt, den berechneten Wert als Ausgangsdatenwert des eigentlichen Knotenpunkts abzugeben; und - eine Übertragungseinheit (13), die dann, wenn das Vergleichsresultat durch die Vergleichseinheit (14) zeigt, dass der Eingangs-/Ausgangssatz keinerlei berechneten Wert beinhaltet, der mit dem berechneten Wert der Recheneinheit (12) übereinstimmt, den berechneten Wert der Recheneinheit (12) dem Eingangs-/Ausgangssatz hinzufügt und dann diesen Eingangs-/Ausgangssatz zu einem weiteren Knotenpunkt überträgt.
Redundanzeinrichtung nach Anspruch 1, wobei dann, wenn das Vergleichsresultat durch die Vergleichseinheit (14) zeigt, dass der Eingangs-/Ausgangssatz einen mit dem berechneten Wert der Recheneinheit (12) übereinstimmenden berechneten Wert sowie einen mit dem berechneten Wert der Recheneinheit (12) nicht übereinstimmenden berechneten Wert beinhaltet, die Redundanzeinrichtung die Feststellung trifft, dass ein Knotenpunkt, der den mit dem berechneten Wert der Recheneinheit (12) nicht übereinstimmenden berechneten Wert übertragen hat, fehlerhaft ist und einen Knotenpunkt innerhalb der Gruppe diesbezüglich informiert.
Redundanzeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übertragungseinheit (13) den Eingangs-/Ausgangssatz, dem der berechnete Wert der Recheneinheit (12) hinzugefügt ist, zu einem weiteren Knotenpunkt überträgt, bevor eine vorbestimmte Ansprechzeitdauer verstrichen ist.
Redundanzeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Redundanzeinrichtung einen Standardwert oder einen vorherigen Wert abgibt, wenn kein mit dem berechneten Wert der Recheneinheit (12) übereinstimmender berechneter Wert vor Verstreichen einer vorbestimmten Ansprechzeitdauer gefunden wird.
Redundanzeinrichtung nach Anspruch 1, wobei dann, wenn berechnete Werte von N Knotenpunkten (wobei N eine beliebige ganze Zahl ist) miteinander übereinstimmen, die Redundanzeinrichtung den übereinstimmenden berechneten Wert als Ausgangsdatenwert abgibt.
Redundanzeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Redundanzeinrichtung eine maximale Häufigkeit definiert, mit der die Redundanzeinrichtung eine Datenübertragung ausführt, wenn kein berechneter Wert ermittelt wird, der mit irgendeinem anderen berechneten Wert übereinstimmt, und wobei die Übertragungseinheit (13) einen Datentransfer ausführt, bis die Häufigkeit, mit der die Redundanzeinrichtung einen Datentransfer ausgeführt hat, die maximale Häufigkeit erreicht.
Redundanzeinrichtung, die Redundanz erzielt durch Anordnen einer Vielzahl von mit einem Netzwerk verbundenen Knotenpunkten in Gruppen sowie dadurch, dass Knotenpunkte innerhalb jeder Gruppe Eingangs- und Ausgangsdaten innerhalb der Gruppe miteinander austauschen können, wobei jeder der Knotenpunkte folgendes aufweist: - eine Recheneinheit (12) zum Empfangen entweder von Eingangsdaten oder einem Eingangs-/Ausgangssatz, der die Eingangsdaten und einen berechneten Wert eines weiteren Knotenpunkts innerhalb der Gruppe beinhaltet, und zum Ausführen eines Rechenvorgangs an den Eingangsdaten; - eine Übertragungseinheit (13) zum Hinzufügen eines berechneten Werts der Recheneinheit (12) zu dem Eingangs-/Ausgangssatz sowie zum Übertragen des Eingangs-/Ausgangssatzes zu einem weiteren Knotenpunkt in der Gruppe bis eine Häufigkeit, mit der die Redundanzeinrichtung einen Datentransfer ausgeführt hat, eine vorbestimmte Häufigkeit erreicht; und - eine Ausgangseinheit (15) zum selektiven Abgeben eines am häufigsten berechneten Werts von dem berechneten Wert der Recheneinheit (12) und dem berechneten Wert des weiteren Knotenpunks, die durch den Übertragungsvorgang ermittelt werden, der mit der vorbestimmten Häufigkeit ausgeführt worden ist.
Redundanzeinrichtung, die Redundanz erzielt durch Anordnen einer Vielzahl von mit einem Netzwerk verbundenen Knotenpunkten in Gruppen sowie dadurch, dass Knotenpunkte innerhalb jeder Gruppe Eingangs- und Ausgangsdaten innerhalb der Gruppe miteinander austauschen können, wobei jeder der Knotenpunkte folgendes aufweist: - eine Recheneinheit (12) zum Empfangen entweder von Eingangsdaten oder einem Eingangs-/Ausgangssatz, der die Eingangsdaten und einen berechneten Wert eines weiteren Knotenpunkts innerhalb der Gruppe beinhaltet, und zum Ausführen eines Rechenvorgangs an den Eingangsdaten; -eine Übertragungseinheit (13) zum Hinzufügen des berechneten Werts der Recheneinheit (12) zu dem Eingangs-/Ausgangssatz sowie zum Ausführen einer Übertragung des Eingangs-/Ausgangssatzes zu einem weiteren Knotenpunkt in der Gruppe während einer vorbestimmten Ansprechzeitdauer; und - eine Ausgangseinheit (15) zum selektiven Abgeben eines am häufigsten berechneten Werts von dem berechneten Wert der Recheneinheit (12) und dem berechneten Wert des weiteren Knotenpunks, die innerhalb der vorbestimmten Ansprechzeitdauer ermittelt worden sind.