DE19731116A1 - Steuergerät für ein System und Verfahren zum Betrieb eines Steuergerätes - Google Patents
Steuergerät für ein System und Verfahren zum Betrieb eines SteuergerätesInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Steuergerät für ein System
bzw. ein Verfahren zum Betrieb eines Steuergeräts nach der
Gattung der unabhängigen Patentansprüche. Aus der
WO 97/13064 ist bereits eine Diagnosevorrichtung für ein
Motorsteuergerät bekannt. Dabei werden verschiedene sog.
Diagnosefunktionsmodule von einem Scheduler aktiviert. Die
Diagnosefunktionsmodule dienen zur Überprüfung der zum
Motorbetrieb notwendigen Systeme. Der Scheduler kann dabei
bestimmte Diagnosefunktionsmodule sperren, wenn aufgrund
bereits aufgefundener Fehler zu erwarten ist, daß das
Diagnosefunktionsmodul einen Fehler anzeigt.
Die erfindungsgemäße Steuergerät für ein System bzw. das
erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Steuergeräts
hat demgegenüber den Vorteil, daß die Querabhängigkeiten
zwischen laufenden Modulen bei der Aktivierung von weiteren
Modulen berücksichtigt werden. Da die Information über die
Querabhängigkeiten in einem ersten Speichermittel vorgesehen
ist, ist diese Information zentral zusammengefaßt. Es können
daher auf einfache Weise weitere Module hinzugefügt oder
wieder entfernt werden. Die gegenseitigen Abhängigkeiten der
Module untereinander sind aufgrund der zentralen Speicherung
für alle Module besonders einfach zu berücksichtigen. Dies
ist insbesondere von Bedeutung, wenn ein bestimmtes Modul
aufgerufen werden soll, welches Zustände des Systems
beobachtet, welche durch andere Module gestört werden. In
einem derartigen Fall können aufgrund der Beobachtung von
gestörten Zuständen fehlerhafte Informationen erzeugt
werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und
Verbesserungen des Steuergeräts für ein System und des
Verfahrens zum Betrieb eines Steuergeräts möglich. Besonders
einfach wird die Aktivierung des weiteren Moduls verhindert
oder ein bereits aktiviertes Modul deaktiviert. In den
ersten Speichermittel können nur die Querabhängigkeiten
zwischen den Modulen oder noch zusätzlich Informationen über
die Störungen und/oder Beobachtung von Zuständen des Systems
durch genannte Module gespeichert werden. Besonders einfach
werden die Module und der Scheduler als Programm für einen
Mikroprozessor verwirklicht. Als Speichermittel werden
zweckmäßigerweise Tabellen oder Matrizen im Speicher des
Steuergeräts verwendet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen die Fig. 1 ein Steuergerät und das zu
steuernde System, Fig. 2 und Fig. 3 die Anordnung der
Informationen in den ersten Speichermitteln und Fig. 4 ein
Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Fig. 1 wird ein Steuergerät 1 gezeigt, welches durch
Verbindungsleitungen 4 mit einem zu steuernden System 2
verbunden ist. Das Steuergerät 1 weist einen Mikrorechner 3
auf, der zur Abarbeitung von Modulen 10, 11, 12 vorgesehen
ist. Bei den hier gezeigten Modulen handelt es sich bei dem
Modul 10 um ein Funktionsmodul, bei dem Modul 11 um ein
Diagnosemodul und das Programm-Modul 12 ist als Scheduler
ausgebildet.
Bei dem System 2 kann es sich um jedes beliebige technische
System, welches von einem Steuergerät 1 gesteuert wird,
handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem System 2 um ein
Kraftfahrzeug, einen Verbrennungsmotor oder ein Getriebe
handeln. Ein derartiges System 2 ist mit einer Vielzahl von
Sensoren und einer Vielzahl von Stellgliedern ausgestattet.
Über die Verbindungsleitungen 4 können vom Steuergerät 1
erzeugte Stellinformationen an die Stellglieder des Systems
2 übermittelt werden (zum System 2 hinweisender Pfeil)
Weiterhin können Meßwerte der Sensoren des Systems 2 durch
die Verbindungsleitungen zum Steuergerät 1 hin übertragen
werden (zum Steuergerät 1 hinweisender Pfeil). Das
Steuergerät 1 erhält somit Informationen über Zustände des
Systems 2, die vom Steuergerät 1 verarbeitet werden und in
Abhängigkeit von gewünschten Zuständen (beispielsweise beim
Kfz Fahrpedalstellung) zu Steuerinformationen für das System
umgesetzt werden.
Das Steuergerät 1 wird hier nur schematisch durch mehrere
Module 10, 11, 12 und den Mikrorechner 3 dargestellt.
Sonstige dem Fachmann bekannte Hardwarekomponenten werden
nicht dargestellt. Die Module 10, 11, 12 sind in der Regel
als Programm-Module ausgebildet, es können aber auch
Hardwarebausteine verwendet werden, die die entsprechenden
Funktionen wahrnehmen. Bei einem Programm-Modul handelt es
sich um eine Abfolge von Programmbefehlen, die als eine
Einheit von einem Scheduler aktiviert oder deaktiviert
werden kann. Funktionen die sich dem Benutzer als eine
Einheit darstellen oder die zur Steuerung einer
einheitlichen Funktion verwendet werden, können dabei in
mehrere, separat von Scheduler verwaltete Module aufgeteilt
sein. Weiterhin ist jeweils nur ein einzelnes Funktionsmodul
10, ein einzelnes Diagnosemodul 11 und ein einzelner
Scheduler 12 gezeigt. Zur Wahrnehmung komplexer Steuerungs- und
Diagnosefunktionen sind natürlich jeweils eine Mehrzahl
der entsprechenden Module 10, 11 vorgesehen. Die
Funktionsmodule sind zur Bearbeitung der unmittelbaren
Steuerungsaufgaben notwendig, d. h. sie werten
Sensorinformationen des Systems 2 aus und erzeugen in
Abhängigkeit von vorgegebenen Sollwerten entsprechende
Steuerinformationen für das System 2. Das Eingangssignal
eines derartigen Funktionsmoduls kann beispielsweise bei
einem Kfz in der Drehzahl und die Sollinformation in der
Gaspedalstellung bestehen, aus dem dann eine entsprechende
Steuerungsinformation für den Motor generiert wird. Die
Diagnosemodule 11 haben die Aufgabe, die ordnungsgemäße
Funktion des Systems 2 zu überwachen. Bei einem
Kraftfahrzeug muß beispielsweise aufgrund von gesetzlichen
Bestimmungen die Funktionsweise des Katalysators während des
laufenden Betriebs überprüft werden. Dies erfolgt dadurch,
indem von Zeit zu Zeit ein Diagnosemodul 11 aktiviert wird,
welches die Funktion des Katalysators durch Auswerten der
Signale der Lamdasonde überprüft.
Die Funktionsmodule 10 und die Diagnosemodule 11 können in
einem inaktiven und einem aktiven Zustand sein. Im inaktiven
Zustand werden die mit den Modulen verbundenen Aufgaben, wie
Diagnose oder Steuerung von Teilen des Systems, nicht
ausgeführt. Dies bedeutet insbesondere, daß inaktive Module
keine Daten vom System einlesen und keine Informationen an
das System 2 ausgeben. Im inaktiven Zustand können die
Module aber noch beispielsweise mit dem Mikrorechner
Informationen austauschen, insbesondere müssen Informationen
zwischen den Modulen und dem Scheduler austauschbar sein,
die die Aktivierung eines Moduls betreffen (z. B. Möglichkeit
oder Wunsch der Aktivierung). Da nicht alle Module 10, 11 in
jedem Betriebszustand des Systems 2 benötigt werden, können
auch zumindest ein Teil dieser Module einen inaktiven oder
aktiven Zustand aufweisen. Die Aktivierung der einzelnen
Funktionsmodule 10 oder Diagnosemodule 11 erfolgt durch eine
Ablaufsteuerung, die darüber entscheidet, welche
Funktionsmodule 10 oder Diagnosemodule 11 ausgeführt werden.
Der Scheduler 12 ist ein Teil dieser Ablaufsteuerung. Die
Ablaufsteuerung kann dabei die Aktivierung einzelner
Funktionsmodule 10 oder Diagnosemodule 11 von bestimmten
äußeren Bedingungen abhängig machen. Funktionsmodule 10, die
mit der Zündung oder Einspritzung eines Benzinmotors zu tun
haben, werden beispielsweise in Abhängigkeit von der
Kurbelwellenstellung des Motors. Ebenso werden
Diagnosemodule 11 in Abhängigkeit von Betriebszuständen des
Systems 2 aktiviert werden. Dabei können mehrere
Funktionsmodule und mehrere Diagnosemodule 11 parallel
bearbeitet werden, in dem Sinne, daß die Bearbeitung des
einen Moduls noch nicht abgeschlossen ist, während
gleichzeitig ein anderes Modul ebenfalls bearbeitet wird.
Problematisch ist dabei, daß bestimmte Module fehlerhafte
Informationen liefern, wenn gleichzeitig bestimmte andere
Module 10, 11 aktiviert sind. Beispielsweise sind bei
modernen Kraftfahrzeugen Aktivkohlefilter vorgesehen, die
verhindern, daß verdunstende Kohlenwasserstoffe aus dem Tank
in die Umwelt gelangen. Bei laufendem Betrieb des Motors
wird dann für einen begrenzte Zeitdauer durch diesen
Aktivkohlefilter hindurch Luft angesaugt, und die im Filter
enthaltenen Kohlenwasserstoffe werden im Motor verbrannt, so
daß die Filter durch diese Maßnahme wieder gereinigt werden.
Damit ist jedoch eine Störung des Signals der Lambdasonde
verbunden, wodurch während der Reinigung des
Aktivkohlefilters keine Diagnose des Katalysators möglich
ist. Während der Aktivierung des Funktionsmoduls 10 für die
Reinigung des Aktivkohlefilters darf somit das Diagnosemodul
11 für die Überprüfung des Katalysators nicht aktiviert
werden. Weiterhin werden während dieser Reinigung auch
Funktionsmodule 10 gestört, wie beispielsweise die
Gemischadaption.
Um diese Querabhängigkeit zwischen den Modulen zu
berücksichtigen, wird nun erfindungsgemäß ein Scheduler 12
vorgesehen, welcher diese Querabhängigkeiten durch Auswerten
von Speichermitteln berücksichtigt. In der Fig. 2 wird der
Inhalt eines ersten Speichers gezeigt, auf den der Scheduler
zugreift. Mit X, Y und Z sind in der Fig. 2 physikalische
Zustände des Systems bezeichnet, die einen Einfluß auf
Sensorsignale des Systems haben. In der Spalte I sind drei
unterschiedliche Zustände des Systems X, Y und Z
aufgelistet. Diese Zustände des Systems werden von Programm-
Modulen, die hier als A, B, C und D bezeichnet sind,
entweder beeinflußt oder beobachtet. Weiterhin kann ein
Modul gleichzeitig einen Zustand beeinflussen und beobachten
(Modul D taucht in Spalte II und III auf). Wenn ein Modul
einen Zustand derart beeinflußt, daß andere Module, die
diesen Zustand beobachten, aufgrund der Beeinflussung
fehlerhafte Ergebnisse liefern, so ist dies eine Störung
zwischen diesen Modulen, die mittelbar durch die Störung
eines Zustandes durch mindestens eines der Module zustande
kommt. Wenn z. B. ein Zustand als notwendiger Parameter für
eine Berechnung eines Moduls benötigt wird, kann es durch
eine Störung mit anderen Modulen zu Fehldiagnosen oder zu
falschen Steuerimpulsen kommen.
In der Spalte II sind die Module aufgelistet, die die
entsprechenden Zustände beobachten und in der Spalte III
sind die störenden Module aufgelistet. Der Zustand X wird
beispielsweise von den Programmodulen A und B beobachtet und
durch das Programm-Modul C gestört. Der Zustand Y wird vom
Modul A beobachtet und durch das Modul B gestört. Der
Zustand Z wird beispielsweise nur vom Modul A beobachtet und
von keinem Modul gestört. Wenn nun das Modul A aktiviert
werden soll, so greift der Scheduler 12 auf die in der Fig.
2 gezeigten Tabellen zu und stellt fest, daß das Modul A den
Zustand X, den Zustand Y und den Zustand Z beobachtet. Da
die Zustände X und Y durch die Module C und B gestört
werden, wird das Modul A nur dann zur Aktivierung
freigegeben, wenn die Module C und B nicht aktiviert sind.
Weiterhin beobachtet das Modul A auch noch den Zustand Z,
der jedoch von keinem weiteren Modul beeinflußt wird. Dies
kann jedoch für Erweiterungen des Steuergeräts nützlich
sein, insbesondere können in der in der Fig. 2 bereits
angelegten Tabelle problemlos weitere Module eingetragen
werden, die dann eventuell einen Einfluß auf den Zustand Z
haben.
Die in der Fig. 2 gespeicherte Information kann in jedem
beliebigen Speichermittel und auch in anderer Form,
beispielsweise als Matrix, abgespeichert werden. Wesentlich
ist nur, daß ein Speichermittel vorgesehen ist, anhand
dessen bestimmt werden kann, zwischen welchen Modulen
Querabhängigkeiten bestehen, d. h. welche Module aufgrund
bestehender Querverbindungen gleichzeitig aktiviert sein
dürfen oder nicht. Wesentlich ist dabei auch, daß das
Hinzufügen oder wieder Entfernen von Funktions- oder
Diagnosemodulen zu dem Steuersystem einfach dadurch erfolgen
kann, daß die einzelnen Module gelöscht oder hinzugefügt
werden und ein entsprechender Eintrag in den Speichermitteln
vorgenommen wird. Weiterhin können so auch auf sehr klare
Weise komplizierte Querabhängigkeiten zwischen
unterschiedlichen Modulen berücksichtigt werden.
Die in der Fig. 2 gezeigte Tabelle enthält einen Überschuß
an Information bzw. eine gewisse Redundanz dahingehend, daß
eigentlich nur die Spalten II und III benötigt werden um die
Querabhängigkeiten zwischen den Modulen zu ermitteln. Der
Grund für die Spalte I liegt darin, daß dadurch die
Querabhängigkeiten besonders einfach nachvollziehbar sind.
Es wird so das Hinzufügen von neuen Modulen vereinfacht, da
in der Regel bekannt ist, welche Zustände ein neues Modul
benötigt (Spalte II) bzw. welche Zustände ein neues Modul
stört (Spalte III). Als Alternative können somit im ersten
Speichermittel auch nur die Spalten II und III gespeichert
sein. Eine entsprechende Darstellung wird in der Fig. 3
gezeigt. Die Darstellung in der Fig. 3 zeigt die gleiche
Information wie die Spalten II und III der Fig. 2 in anderer
Darstellung. In der Spalte IV sind die Module und in der
Spalte V die störenden Module aufgelistet. Die Fig. 3
zeigt, daß Modul A von Modul B, C und D gestört wird, Modul
B von Modul C, Modul C von keinem anderen Modul und Modul D
von Modul B gestört wird. Die Tabelle nach der Fig. 3 kann
beispielsweise fest programmiert sein oder bei einer
Initialisierung des Rechners erstellt werden. Nach der
Tabelle in der Fig. 3 stören zwei Module einander, wenn
mindesten eines der Module unter Spalte IV und das andere in
derselben Zeile unter Spalte V eingetragen ist.
In der Fig. 4 wird schematisch ein Beispiel für den Ablauf
des Programms des Schedulers 12 dargestellt, der auf die
Informationen nach der Fig. 2 zugreift. In einem ersten
Programmschritt 101 wird in Abhängigkeit von einem Zustand
des Systems 2 oder einer sonstigen Bedingung, wie
beispielsweise Ablauf einer bestimmten Zeit, eine Anfrage an
den Scheduler gegeben, daß ein bestimmtes Modul, hier
beispielsweise das Modul A, bearbeitet werden soll. In einem
darauffolgenden Programmschritt 102 werden durch Abfrage der
ersten Speichermittel, wie sie in der Fig. 2 dargestellt
sind, festgestellt, welche Zustände von dem Modul A
beobachtet werden (Zustände X, Y und Z). In einem weiteren
darauffolgenden Programmschritt 103 wird dann ermittelt,
welche Module diese Zustände (X, Y und Z) stören (B, C, D).
Zusätzlich wird im Schritt 102 durch Abfrage der ersten
Speichermittel festgestellt, welche Zustände vom Modul A
gestört werden (hier keiner). Im Programmschritt 103 wird
korrespondierend zusätzlich geprüft, welche Module die so
ermittelten Zustände beobachten. In einem darauffolgenden
Programmschritt 104 wird dann durch Abfrage von weiteren
Speichermitteln ermittelt, welche dieser Module, die von A
gestört werden oder ihrerseits A stören (Module B, C, D),
derzeit aktiv sind und in einem darauffolgenden Schritt 105
wird dann aufgrund dieser Informationen entschieden, ob das
Modul A aktiviert werden darf. Wenn kein störendes Modul (B,
C, D) aktiv ist und durch die Aktivierung von A kein
aktiviertes Modul gestört wird, dann wird die Aktivierung
des Moduls A freigegeben, so daß das Modul A bearbeitet
wird. In einem weiteren Programmschritt 106 wird dann in den
zweiten Speichermitteln vermerkt, daß das Modul A aktiviert
ist. Wenn durch die Aktivierung des Moduls A ein Konflikt zu
anderen bereits aktivierten Modulen auftreten würde, sind
verschiedene Möglichkeiten denkbar. Es kann dann
beispielsweise vom Scheduler 12 im Schritt 105 die
Aktivierung des Moduls A verweigert werden, so daß das Modul
A zu einem späteren Zeitpunkt noch einmal versuchen müßte,
sich beim Scheduler anzumelden. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, daß der Scheduler 12 im Schritt 105
entscheidet, ein störendes Modul zu inaktivieren, und danach
die Aktivierung des Moduls A zuläßt. Dies kann
beispielsweise aufgrund von Prioritäten, die den einzelnen
Modulen zugeordnet sind, entschieden werden. Im
darauffolgenden Programmschritt 106 wird dann gespeichert,
welche Module derzeit aktiviert sind.
Claims (12)
1. Steuergerät (1) für ein System (2), insbesondere ein
Kraftfahrzeug, Motor oder Getriebe, das eine Vielzahl von
aktivierbaren Modulen (10, 11) aufweist, wobei aktivierte
Module (10, 11) durch Beobachten von Zuständen des Systems
(2) Informationen erzeugen, wobei ein Scheduler (12) für die
Aktivierung der Module vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnete
- - daß erste Speichermittel vorgesehen sind, in denen Informationen über die gegenseitige Störung von Modulen (10, 11) gespeichert sind,
- - daß zweite Speichermittel vorgesehen sind, in denen gespeichert ist, welche Module (10, 11) bereits aktiviert sind,
- - daß der Scheduler (12) zur Aktivierung eines weiteren Moduls anhand der ersten und zweiten Speichermittel ermittelt, ob durch die Aktivierung des weiteren Moduls Störungen zwischen Modulen auftreten können,
- - und daß der Scheduler (12) verhindert, daß Module (10, 11) gleichzeitig aktiviert sind, die einander stören.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Scheduler (12) verhindert, daß Module gleichzeitig
aktiviert sind, die einander stören, indem der Scheduler (12)
die Aktivierung des weiteren Moduls (10, 11)
verhindert.
3. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Scheduler (12) verhindert, daß Module gleichzeitig
aktiviert sind, die einander stören, indem der Scheduler
(12) ein bereits aktiviertes Modul (10, 11) unterbricht und
erst danach die Aktivierung des weiteren Moduls zuläßt.
4. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in den ersten Speichermitteln
gespeichert ist, welche Module einander stören, wenn sie
gleichzeitig aktiviert sind.
5. Steuergerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß in den ersten Speichermitteln
gespeichert ist, welche Zustände des Systems von aktivierten
Modulen beobachtet werden und welche Zustände des Systems
von aktivierten Modulen gestört werden.
6. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Module (10, 11) und der
Scheduler (12) als Programme zur Abarbeitung durch einen
Mikrorechner (3) ausgebildet sind.
7. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2 dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Speichermittel
als Tabellen oder Matrizen ausgebildet sind.
8. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Funktionen, die sich dem
Benutzer als eine Einheit darstellen oder die zur Steuerung
einer einheitlichen Funktion verwendet werden, in mehrere,
separat von Scheduler (12) verwaltete Module (10, 11)
aufgeteilt sind.
9. Verfahren zum Betrieb eines Steuergeräts (1) eines
Systems (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, Motors oder
Getriebes, bei dem Module (10, 11) aktiviert werden, wobei
aktivierte Module (10, 11) durch Beobachten von Zuständen
des Systems (2) Informationen erzeugen, dadurch
gekennzeichnet,
- - daß erste Speichermittel vorgesehen sind, in denen Informationen über die gegenseitige Störung von Modulen gespeichert sind,
- - daß zweite Speichermittel vorgesehen sind, in denen gespeichert ist, welche Module (10, 11) bereits aktiviert sind,
- - daß zur Aktivierung eines weiteren Moduls anhand der ersten und zweiten Speichermittel ermittelt wird, ob durch die Aktivierung des weiteren Moduls Störungen zwischen Modulen auftreten können,
- - und daß verhindert wird, daß Module gleichzeitig aktiviert sind, die einander stören.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Verhinderung, daß Module gleichzeitig aktiviert sind,
die einander stören, die Aktivierung des weiteren Moduls
(10, 11) verhindert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Verhinderung, daß Module gleichzeitig aktiviert sind,
die einander stören, ein bereits aktiviertes Modul (10, 11)
unterbrochen wird und erst danach die Aktivierung des
weiteren Moduls zugelassen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die einzelnen Schritte des Verfahrens
mittels eines Programms zur Abarbeitung durch einen
Mikrorechner ausgeführt werden.
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