DE19642843A1 - Steuergerät - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Steuergerät nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs. Es sind bereits Steuergeräte bekannt, die Eingänge und einen Speicher aufweisen. Im Speicher ist ein Programm abgelegt, das in einzelne Funktionsmodule aufgeteilt ist. Die Funktionsmodule verarbeiten Daten, die entweder im Speicher abgelegt sind und/oder an den Eingängen anliegen. Dabei werden für die Eingangssignale einzelne Funktionsmoduls-Plausibilitäts­ betrachtungen angestellt, d. h. es wird überprüft ob die zu verarbeitenden Signale in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehen. Wenn festgestellt wird, daß Signale nicht plausibel sind, d. h. daß sie von vorbestimmten Verhältnis­ sen abweichen, wird ein Fehlersignal erzeugt. Ein derartiges Fehlersignal wird dann benutzt um die unplausiblen Signale durch Ersatzsignale zu ersetzen. Durch derartige Ersatz­ signale werden beispielsweise die Mittelwerte gebildet die zwar eine Funktion des zu steuernden Vorgangs, jedoch keine optimale Funktion gewährleisten.

Um einzelne Funktionsmodule auf ihre Funktionsfähigkeit zu untersuchen müssen diesen Funktionsmodulen Testparameter vorgegeben werden und dann untersucht werden, ob eine richtige Verarbeitung dieser Testsignale erfolgt. Dabei müssen alle vorgegebenen Testsignale zueinander plausibel sein, da es sonst zu Fehlereinträgen kommt und das zu testende Funktionsmodul nicht in einem normalen Betriebs­ modus, sondern in einem Fehlermodus arbeitet. Teilweise können derartige Testsignale unmittelbar an den Eingängen des Steuergeräts angelegt werden. Schwierig ist jedoch die Vorgabe von Testsignalen im Speicher, insbesondere wenn die Signale im Speicher das Ergebnis anderer Funktionsmodule darstellt oder aber wenn die Signale im Speicher von einem zeitlichen Verlauf der Signale an den Eingängen abhängen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Überprüfung der einzelnen Funktions­ module auch in einem fertigen Steuergerät mit frei vorgeb­ baren Testsignalen erfolgen kann. Dies ermöglicht einzelne Funktionsmodule in fertigen Steuergeräten, die beispiels­ weise bereits in einem Kraftfahrzeug eingebaut sind und Fehler aufweisen, gezielt zu untersuchen.

Durch die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbes­ serungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Durch die Speicherung der ursprünglichen Eingangssignale an einem zweiten Platz des Speichers können diese Signale gesichert werden. Durch eine Rückspeicherung können so die ursprünglich im Steuergerät vorliegenden Eingangssignale rekonstruiert werden. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren zur Überprüfung von Steuergeräten, bei denen weitere Funktionsmodule die zu verarbeitenden Signale auf Plausibilität überprüfen, d. h. ob sie in einem be­ stimmten vorgegebenen Verhältnis zueinander stehen. Wenn in einem solchen Fall nicht alle Testparameter vorgegeben werden können, werden Fehlerfunktionen aktiviert, die Ersatzwerte aufrufen, so daß dann nicht mehr alle Funktionen eines Funktionsmoduls überprüft werden können.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den physikalischen Aufbau eines Steuergeräts, Fig. 2 den logischen Aufbau eines herkömm­ lichen Steuergeräts, Fig. 3 den logischen Aufbau eines Steuergeräts, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist und Fig. 4 ein Blockdiagramm des Verfahrens.

Beschreibung der Erfindung

In der Fig. 1 wird ein Steuergerät 1 gezeigt, das einen Speicher 2, einen Interfacebaustein 3 und einen Mikro­ rechner 4 aufweist. Der Speicher 2, der Mikrorechner 4 und der Interfacebaustein 3 sind durch ein Bussystem 6 mit­ einander verbunden um Signale zwischen den einzelnen Bausteinen auszutauschen. Der Interfacebaustein 3 ist mit den Eingängen 5 und Ausgängen 7 verbunden und regelt den Austausch von Signalen zwischen dem Steuergerät 1 und anderen externen Komponenten. Durch den Interfacebaustein 3 können Signale von den Eingängen 5 eingelesen werden und im Speicher 2 gespeichert werden. Weiterhin können vom Inter­ facebaustein 3 Signale unmittelbar an den Mikrorechner 4 weitergegeben werden. Weiterhin enthält der Speicher 2 ein Programm das durch den Mikrorechner 4 abgearbeitet wird. Das Programm ist in einzelne Funktionsmodule aufgeteilt. Ein Funktionsmodul besteht dabei aus einem Teilprogramm das bestimmte Signale zu einem Ergebnis verarbeitet. Die Signale können dabei entweder unmittelbar vom Interfacebaustein 3 zur Verfügung gestellt werden oder aber sie können im Speicher 2 gespeichert sein.

Im Steuergerät 1 können jedoch auch Funktionsmodule vorgesehen sein, die nicht als Programm im Speicher 2 abgelegt sind. Derartige Funktionsmodule sind in der Fig. 1 als Sonderfunktion 10 im Interfacebaustein 3 oder als Sonderfunktion 11 im Mikrorechner 4 dargestellt. Die Sonderfunktion 10 kann beispielsweise eine gewisse Vor­ verarbeitung der an den Eingängen 5 anliegenden Daten vornehmen. Beispielsweise kann die Sonderfunktion 10 eine Filterung von Analogsignalen vornehmen, die an einem Eingang 5 anliegen und diese dann in ein Digitalsignal umsetzen. Die Sonderfunktion 11 kann beispielsweise durch einen speziellen logischen Baustein realisiert sein, der bestimmte logische Verknüpfungen mit größerer Geschwindig­ keit vornimmt als dies beim Mikrorechner 4 der Fall ist. Wegen der großen Einsatzmöglichkeiten heutiger Mikrorechner wird jedoch die überwiegende Zahl der Funktionsmodule durch ein Programm realisiert sein, das im Speicher 2 abgelegt ist.

In der Fig. 2 wird ein Steuergerät 1 anhand seiner logischen Funktion dargestellt, d. h. es sind nicht die physikalischen Elemente wie Interfacebaustein, Mikrorechner oder Speicher dargestellt, sondern die einzelnen Funktions­ module 21 bis 24 die die Funktion des Steuergerätes 1 ausüben.

Das Funktionsmodul 21 ist dabei unmittelbar mit einem Eingang 5 und einem Ausgang 7 verbunden. Dies bedeutet, daß das Funktionsmodul 21 die zu verarbeitenden Signale un­ mittelbar von einem Eingang 5 einliest (beispielsweise unter Zuhilfenahme des Interfacebausteins 3) und das Ergebnis der Verarbeitung dieses Signals unmittelbar an einen Ausgang 7 übermittelt. Zur Überprüfung der ordnungsgemäßen Funktion dieses Funktionsmoduls 21 können somit an die Eingänge 5 bestimmte Signale angelegt werden und dann durch Auswertung der an den Ausgängen 7 anliegenden Signalen kann überprüft werden ob das Funktionsmodul 21 korrekt arbeitet.

Auch die Funktionsmodule 22 und 23 sind unmittelbar mit Eingängen 5 verbunden so daß auch diesen Funktionsmodulen Signale unmittelbar an den Eingängen 5 vorgegeben werden können. Das Funktionsmodul 24 ist ausgelegt um vier Ein­ gangssignale zu verarbeiten. Eines dieser Eingangssignale wird dem Funktionsmodul 24 unmittelbar von einem Eingang 5 zur Verfügung gestellt. Zwei der Eingangssignale des Funktionsmoduls 24 stellen Ergebnisse der vorgelagerten Funktionsmodule 22 und 23 dar. Dazu schreiben die Funktions­ module 22 und 23 ihre Ergebnisse in den Speicher 2. Von dort werden sie dann bei Bedarf vom Funktionsmodul 24 abgerufen. Weiterhin verarbeitet das Funktionsmodul 24 ein Signal welches auf vorherigen Ergebnissen des Moduls 24 beruht. Dies wird dadurch dargestellt, daß eine Verbindung 30 zwischen dem Ausgang 7 des Moduls 24 und der linken Seite des Moduls 24, auf der die zu verarbeitenden Signale anliegen, gezeigt wird. Diese erfolgt dadurch, daß das Funktionsmodul 24 im Speicher 2 das Ergebnis der Verarbei­ tung der Signale ablegt und dann das im Speicher 2 gespeicherte Ergebnis bei einer nächsten Ausführung des Funktionsmoduls wieder als zu verarbeitendes Signal einliest.

Das Funktionsmodul 24 ist hier exemplarisch zur Verarbeitung von vier Signalen dargestellt. Dabei können bestimmte Kombinationen von Signalen nicht auftreten. Dies sei beispielsweise an einem Steuergerät für ein Kraftfahrzeug verdeutlicht, bei dem beispielsweise als Eingangssignale die Motordrehzahl und die Motortemperatur in einem gewissen Verhältnis zueinander stehen müssen. Wenn über mehrere Minuten hinweg Signale zur Motordrehzahl empfangen werden, jedoch die Motortemperatur auf dem minimal möglichen Wert verbleibt, so ist davon auszugehen, daß der Temperatur­ sensor, der die Motortemperatur erfaßt, nicht ordnungsgemäß funktioniert. In einem derartigen Fall von unplausiblen Signalen, d. h. Signalen die nicht in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehen, werden Fehlersignale erzeugt. Diese Fehlersignale dienen zum einen zur Information über evtl. Fehlfunktionen zum anderen lösen diese Fehlersignale weitere Maßnahmen aus um den Fehler zu kompensieren. Eine derartige Kompensation eines Fehlers kann beispielsweise dazu führen, daß das Funktionsmodul statt des anliegenden fehlerhaften Signals ein Ersatzsignal verwendet welches eine ausreichende aber nicht notwendigerweise optimale Funktion des Steuergeräts gewährleistet. Weiterhin können derartige Fehlersignale verwendet werden um zusätzliche Funktions­ module zu aktivieren die dann beispielsweise das fehlerhafte Signal durch Berechnungen aus anderen Signalen rekonstruieren.

Ein derartiges Funktionsmodul 24, dessen Eingangssignale nicht unmittelbar durch Werte an den Eingängen 5 zur Verfügung gestellt werden können läßt sich nur schwer auf seine Funktionstüchtigkeit hin untersuchen. Ein Test derartiger Funktionsmodule, beispielsweise beim Auftreten eines Fehlers im Steuergerät lassen sich nur sehr schwer gezielt durchführen da mit einer steigenden Anzahl von Eingangssignalen des Funktionsmoduls 24 eine sehr große Anzahl von Signal an Eingängen 5 und insbesondere eine große Anzahl von Kombinationen von Signalen an den Eingängen 5 vorgegeben werden müssen. Da weiterhin die Eingangssignale des Funktionsmoduls 24 auch von vorherigen Ergebnissen des Funktionsmoduls 24 abhängen müssen dabei zum Teil sehr komplexe zeitliche Verläufe von extern an den Eingängen 5 anliegenden Signalen erzeugt werden. In der Regel ist daher der Test eines Funktionsmoduls 24 nur mit sehr großem Aufwand möglich.

In der Fig. 3 wird ein erfindungsgemäßes Steuergerät anhand seiner logischen Funktionen dargestellt, bei dem ein einfacher Test des Funktionsmoduls 24 möglich ist. Die Funktionsmodule 22, 23 und 24, die Eingänge 5 und der Ausgang 7 weisen wieder die gleiche Funktion auf wie in der Fig. 2. Die Eingangssignale des Funktionsmoduls 24 werden dem Funktionsmodul 24 jedoch durch eine Eingangsschnitt­ stelle 31 zur Verfügung gestellt. Dies wird in der Fig. 3 dadurch dargestellt, daß alle Eingangssignale zunächst an die Eingangsschnittstelle 31 gegeben werden, die dann ihrerseits eine Vielzahl von Signalen 35 an das Funktions­ modul 24 weitergibt.

Die Eingangsschnittstelle 31 kann dabei auf zwei unter­ schiedliche Betriebsarten betrieben werden. In einem ersten Betriebsmodus werden die an den Eingängen 33 der Eingangs­ schnittstelle 31 anliegenden Signale ohne Veränderung an das Funktionsmodul 24 weitergegeben. In einem zweiten Betriebszustand werden jedoch die an den Eingängen 33 anliegenden Signale verändert oder durch andere, beispiels­ weise Testsignale ersetzt, die dann an das Funktionsmodul 24 weitergeleitet werden. Weiterhin wird in der Fig. 3 ge­ zeigt, daß nach dem Funktionsmodul 24 eine Ausgangsschnitt­ stelle 32 angeordnet ist, die die Ergebnisse des Funktions­ moduls 24 erhält. Wenn die Eingangsschnittstelle 31 im ersten Betriebszustand ist, so ist die Ausgangsschnitt­ stelle 32 ebenfalls im ersten Betriebszustand indem die Ergebnisse des Funktionsmoduls 24 an den Ausgang 7 weiter­ geleitet werden.

Weiterhin kann im zweiten Betriebszustand vorgesehen werden, daß die Eingangsschnittstelle 31 die an seinen Eingängen 33 anliegenden Signale an die Ausgangsschnittstelle 32 weiter­ gibt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Eingangsschnittstelle 31 die an den Eingängen 33 anliegenden Signale im Speicher 2 ablegt. Danach gibt die Eingangs­ schnittstelle 31 Ersatzwerte an das Funktionsmodul 24 weiter. Die Ausgangsschnittstelle 32 stellt dann die an den Eingängen 33 anliegenden Signale wieder her indem sie auf die von der Eingangsschnittstelle 31 im Speicher 2 ge­ speicherten Werte zurückgreift. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß nur die Daten für das Funktionsmodul 24 beeinflußt werden. Das Anliegen von Signalen an den Eingängen 33 der Eingangsschnittstelle 31 ist hier so zu verstehen, daß diese Daten sofern sie nicht unmittelbar an den Eingängen 5 zur Verfügung stehen aus dem Speicher 2 geholt werden. Jede Übergabe von Signalen zwischen den Modulen 22, 23, 24 bzw. Eingangsschnittstelle 31 und Ausgangsschnittstelle 32 ist jeweils mit einem Abspeichern und/oder Lesen von Daten des Speichers 2 verbunden.

In der Fig. 4 wird anhand eines Blockdiagramms ein Pro­ grammablauf erläutert, bei dem Funktionsmodul, Eingangs­ schnittstelle und Ausgangsschnittstelle jeweils als Programm realisiert sind. Wie bereits zur Fig. 1 erläutert, können jedoch die einzelnen Komponenten auch als einzelne Bauteile ausgeführt sein. In einem ersten Programmblock 51 wird überprüft ob ein normaler Betrieb des Funktionsmoduls oder ein Testbetrieb vorliegen soll. Im Falle eines Testbetriebs folgt auf dem Programmblock 51 der Programmblock 52. Im Falle eines normalen Betriebs folgt auf den Programmblock 51 unmittelbar das eigentliche Funktionsmodul im Programmblock 54. Im Programmblock 52 werden die für das Funktionsmodul vorgesehenen Signale gesichert. Die für das Funktionsmodul vorgesehenen Signale sind an einer vorge­ gebenen Stelle des Speichers eingetragen. Die Sicherung erfolgt dann dadurch, daß diese Signale auf einen anderen Speicherplatz übertragen oder kopiert werden. Im nächsten Programmblock 53 erfolgt dann ein Ersatz durch Testsignale. Dazu wird an den Speicherplätzen, auf die das Funktionsmodul zugreift um die Signale einzulesen, Testdaten eingeschrieben mit denen der Test des Funktionsmoduls erfolgt. Dabei können die Testsignale frei vorgegeben werden, so daß alle Funk­ tionen des Funktionsmoduls untersucht werden können. Diese freie Vorgabe einzelner oder aller Signale eines zu testen­ den Moduls läßt sich durch Anlegen von Signalen an den Eingängen 5 nur schwer bewerkstelligen. Dies liegt daran, daß die Eingangsparameter für ein zu testendes Funktions­ modul Ergebnisse von anderen Funktionsmodulen sein können, die entsprechende Signale im Speicher 2 ablegen. Durch Eingabe von externen Signalen an den Eingängen könnten somit nur alle nacheinander angeordneten Funktionsmodule gleich­ zeitig untersucht werden und nicht ein einzelnes Funktions­ modul separat untersucht werden.

Mit diesen Testsignalen wird an das Funktionsmodul, welches hier durch den Programmblock 54 dargestellt wird, aktiviert. Aufgrund der freien Auswahl der Testsignale können dabei alle Funktionen des Funktionsmoduls untersucht werden. Nach der Bearbeitung des eigentlichen Funktionsmoduls erfolgt in den Programmschritten 55 und 56 die Weiterverarbeitung der Ergebnisse, wie dies bereits zur Ausgangsschnittstelle der Fig. 3 beschrieben wurde. Im Programmblock 55 werden zu­ nächst die Ergebnisse des Funktionsmoduls gespeichert oder an einen Ausgang weitergegeben. Es kann so aufgrund der bekannten Testsignale und des Ergebnisses des Funktions­ moduls bestimmt werden ob das Funktionsmodul korrekt arbeitet. Im darauf folgenden Schritt 56 werden dann die ursprünglichen Eingangssignale des Funktionsmoduls rekon­ struiert. Diese erfolgt dadurch, daß die Testsignale durch die im Speicher verschobenen ursprünglichen Eingangssignale des Moduls ersetzt werden. Dies dient dazu um nach dem Test des Funktionsmoduls wieder definierte Ausgangsustände im Speicher herzustellen. Die Programmblöcke 52 und 56 sind optional und können bedarfsweise auch weggelassen werden. Zu beachten ist dabei dann jedoch, daß der Inhalt des Speichers nicht in der ursprünglichen Weise wiederhergestellt wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Überprüfung eines Steuergerätes 1, mit Funktionsmodulen (21-24) und einem Speicher (2), wobei in einem ersten Betriebsmodus die Funktionsmodule (21-24) von einem ersten vorgegebenen Platz im Speicher (2) mindestens ein Eingangssignal einlesen und in Abhängigkeit vom Ein­ gangssignal ein Ergebnis bilden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiten Betriebsmodus für eine Überprüfung eines der Funktionsmodule (21-24) das mindestens eine Eingangs­ signal im Speicher (2) durch ein Testsignal ersetzt wird, daß das Funktionsmodul in Abhängigkeit vom Testsignal ein Ergebnis bildet, und daß das Ergebnis mit einem vorbestimm­ ten Sollwert verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Betriebsmodus das mindestens eine Eingangssignal vor dem Ersetzen durch das Testsignal in einem zweiten vorgege­ benen Platz des Speichers (2) gespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Betriebsmodus nach dem Bilden des Ergebnisses, das im zweiten Platz des Speichers (2) gespeicherte Eingangs­ signal auf dem ersten Platz des Speichers (2) gespeichert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Funktionsmodule die Eingangssignale im Speicher daraufhin untersuchen, ob sie in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander stehen, und daß bei Abweichungen vom vorgegebenen Verhältnis mindestens ein Teil der Eingangssignale durch Ersatzsignale ersetzt wird, und daß das Ergebnis der Funktionsmodule im ersten Betriebsmodus in Abhängigkeit von den Ersatzsignalen gebildet wird.