DE19803663A1

DE19803663A1 - Verfahren zum energiesparenden Betreiben eines Steuergeräts

Info

Publication number: DE19803663A1
Application number: DE19803663A
Authority: DE
Inventors: Robert Obermaier; Brian Saloka; Roland Gabler; Wolfgang Koeberl
Original assignee: Siemens AG; Siemens Automotive Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Automotive Corp
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2018-01-31
Also published as: GB2333861A; GB2333861B; FR2775530B1; DE19803663B4; FR2775530A1; GB9901825D0; US6219217B1

Abstract

Ein Steuergerät wird von einem Reset-Baustein in periodischen Zeitabständen mit einem Reset-Signal versorgt. Das Steuergerät verwendet die Periodendauer des Reset-Signals als Zeitbasis, um die Zeit zu messen. Für eine genaue Bestimmung der Zeit wird nach Ablauf einer vorgegebenen Anzahl von Periodendauern die Laufzeit eines internen Timers verwendet. Durch die Verwendung des Reset-Signals ist das Steuergerät 2 vorwiegend im Schlafmodus. Dadurch ist der Stromverbrauch reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Steuergerätes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Steuergeräte werden zum Einsparen von Leistung in drei ver schiedenen Moden betrieben. Im Aktivmodus führt das Steuerge rät Aufgaben durch und es sind alle Funktionen aktiv. In ei nem Wartemodus führt das Steuergerät keine Aufgaben durch, aber ein interner Timer wird betrieben. Im Wartemodus ver braucht das Steuergerät weniger Energie als im Aktivmodus. Die geringste Energie wird im Schlafmodus verbraucht, bei dem keinerlei Aktivitäten im Steuergerät aktiv sind und das Steu ergerät durch ein externes Reset-Signal angestoßen werden muß, damit das Steuergerät wieder aktiv wird.

Die Aufgabe der Erfindung beruht darin, ein energiesparendes Verfahren zum Betreiben des Steuergerätes zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung be ruht darin, daß sich das Steuergerät zum Überbrücken einer vorgegebenen Zeitdauer solange wie möglich im Schlafmodus be findet. Sollte der Schlafmodus nicht mehr möglich sein, so wird das Steuergerät so lange wie möglich im Wartemodus be trieben. Damit verbraucht das Steuergerät relativ wenig Ener gie.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen und Verbesserungen der Er findung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher er läutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Steuergerät mit einem Reset-Baustein,

Fig. 2 einen schematischen Programmablauf und

Fig. 3 einen zeitlichen Verlauf des Reset-Signales und der Betriebsmoden des Steuergerätes.

Fig. 1 zeigt einen Reset-Baustein 1, der über eine Reset- Leitung 6 mit einem Reset-Eingang eines Steuergerätes 2 in Verbindung steht. Das Steuergerät 2 verfügt über einen inter nen Timer 3 und ist zudem mit einem Datenspeicher 4 verbun den. Der Ausgang des Steuergerätes 2 ist über eine Steuerlei tung 7 an ein Stellglied 5 geführt. Das Stellglied 5 stellt beispielsweise einen Schalter für eine LED-Anzeige im Kraft fahrzeug dar. Der Reset-Baustein 1 stellt einen externen Watchdog dar, der über eine eigene Zeitbasis verfügt und in vorgegebenen, konstanten Zeitabständen periodisch ein Reset- Signal an das Steuergerät 2 abgibt. Die periodisch zugeführ ten Reset-Signale stellen eine externe Zeitbasis für das Steuergerät 2 dar. Das Steuergerät verfügt im Warte-Modus und im Aktiv-Modus durch den internen Timer 3 über eine eigene Zeitbasis, der jedoch im Schlafmodus abgeschaltet ist, so daß das Steuergerät 2 im Schlafmodus über keine eigene Zeitbasis verfügt, mit der das Steuergerät die Zeit messen kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des schematischen Programmablaufs der Fig. 2 näher erläutert. Bei Programm punkt 10 startet das Steuergerät 2 das erfindungsgemäße Ver fahren und überprüft, ob eine Anforderung für eine abzuarbei tende Aufgabe vorliegt. Ist die Aufgabe erst nach einer vor gegebenen Zeitspanne, beispielsweise erst in 2 Sekunden, ab zuarbeiten, dann geht das Steuergerät 2 anschließend bei Pro grammpunkt 11 in den Schlafmodus über, bei dem der geringste Strombedarf besteht und das Steuergerät keinerlei Aktivitäten durchführen kann. Im Schlafmodus muß das Steuergerät jedoch durch ein externes Reset-Signal angesteuert werden, damit das Steuergerät 2 wieder den Schlafmodus verlassen kann.

Das Steuergerät geht vorzugsweise synchron nach dem Erhalt eines Reset-Signals vom Reset-Baustein 1 bei Programmpunkt 11 in den Schlafmodus über. Da die periodisch zugeführten Reset- Signale eine Zeitbasis darstellen, kann das Steuergerät 2 die Zeit durch Zählen der zugeführten Rest-Signale messen.

Bei Programmpunkt 12 führt der Reset-Baustein 1 dem Steuerge rät 2 erneut ein Reset-Signal zu. Nach Erhalt des Reset- Signals bei Programmpunkt 12 geht das Steuergerät 2 bei Pro grammpunkt 13 in einen Aktivmodus über, in dem das Steuerge rät 2 den internen Timer 3 startet. Bei dem folgenden Pro grammpunkt 14 gibt der Reset-Baustein 1 wieder ein Reset- Signal an das Steuergerät 2. Nach Erhalt des Reset-Signals bei Programmpunkt 14 bestimmt das Steuergerät 2 bei Programm punkt 15 den Stand des internen Timers 3 und ermittelt somit die Dauer einer Reset-Periode, d. h. die Zeit, die zwischen zwei Reset-Signalen des Reset-Bausteins 1 liegt. Mit der Dau er der Reset-Periode hat das Steuergerät 2 ein Maß, um die Zeit zu messen.

Anschließend berechnet das Steuergerät 2 die Gesamtzahl Z der vollständigen Reset-Perioden, die in der vorgegebenen Zeit spanne vergehen. Die Zeitdifferenz zwischen der Resetzeit, die durch die Gesamtzahl Z der Reset-Perioden festgelegt ist, und der vorgegebenen Zeitspanne wird mit Restzeit bezeichnet und vom Steuergerät ermittelt. Damit kann die Zeitspanne ZS vom Steuergerät durch das Zählen von der Gesamtzahl Z der zu geführten Reset-Signalen und dem Messen der Restzeit durch den internen Timer 3 bestimmt werden.

Die vorgegebene Zeitspanne gibt beispielsweise den Zeitpunkt vor, zu dem periodisch eine Aufgabe abgearbeitet werden muß. Die Aufgabe kann beispielsweise darin liegen, eine LED- Anzeige im Anzeigebereich eines Kraftfahrzeuges alle 2 Sekun den für 20 msec aufleuchten zu lassen.

Es können jedoch auch beliebig andere Aufgaben zu den vorge gebenen Zeitpunkten abgearbeitet werden.

Eine wesentliche Idee der Erfindung beruht darin, daß ein Steuergerät möglichst energiesparend eine Zeitspanne abwar tet, um zu einem vorgegebenen Zeitpunkt wieder aktiv zu wer den und um eine Aufgabe auszuführen. Diese Aufgabe kann auch vorzugsweise darin bestehen, ein Eingangssignal zu überprü fen.

Beträgt die vorgegebene Zeitdauer beispielsweise eine Sekunde und beträgt die Dauer einer Reset-Periode 300 Millisekunden, so wird die vorgegebene Zeitdauer durch drei Reset-Perioden und einer Restzeit von 100 Millisekunden festgelegt. Die vor gegebene Zeitdauer wird ab Programmpunkt 11 gemessen, bei dem das Steuergerät in den Schlafmodus wechselt.

Das Steuergerät 2 setzt einen ersten Zähler auf den Wert 2 und gibt zudem die Gesamtzahl Z mit dem Wert 3 vor. Der erste Zähler wird auf den Wert 2 gesetzt, da bereits zwei Reset- Signale dem Steuergerät 2 zugeführt wurden, die während der Bestimmung der Reset-Periode empfangen wurden. Die Gesamtzahl Z stellt die Anzahl der Reset-Signale dar, nach denen das Steuergerät 2 in den Wartemodus übergeht.

In einer einfachen Ausführung ist dem Steuergerät 2 die Dauer der Reset-Periode bekannt und damit kann ohne Bestimmung der Dauer der Reset-Periode die Gesamtzahl der Reset-Signale be rechnet werden, nach denen das Steuergerät 2 in den Warte- Modus übergeht. Die entsprechenden Programmpunkte für die Be rechnung der Dauer der Reset-Periode können dadurch entfal len.

Anschließend geht das Steuergerät bei Programmpunkt 16 in den Schlafmodus über. Beim folgenden Programmpunkt 17 gibt der Reset-Baustein 1 wieder ein Reset-Signal an das Steuergerät 2. Anschließend erhöht bei Programmpunkt 18 das Steuergerät 2 den ersten Zähler um den Wert 1. Daraufhin überprüft bei Pro grammpunkt 19 das Steuergerät 2, ob der erste Zähler die Ge samtzahl Z erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, so wird nach Programmpunkt 16 zurückverzweigt.

Ergibt jedoch die Abfrage bei Programmpunkt 19, daß der erste Zähler die Gesamtzahl Z erreicht hat, so wird nach Programm punkt 20 verzweigt. Bei Programmpunkt 20 geht das Steuergerät 2 in den Wartemodus über, in dem der interne Timer 3 gestar tet wird. Der interne Timer läuft bis zur Restzeit und gibt dann bei Programmpunkt 21 ein Steuersignal an das Steuergerät 2. Das Steuergerät 2 setzt daraufhin bei Programmpunkt 22 den Zähler des internen Timers auf Null und führt anschließend eine vorgegebene Aufgabe durch. Diese besteht beispielsweise darin, die LED-Anzeige eines Kraftfahrzeuges für eine vorge gebene Zeit einzuschalten. Darauf hin wird ein Programmzähler um den Wert 1 erhöht.

Anschließend setzt das Steuergerät 2 den ersten Zähler auf den Wert Null und überprüft bei Programmpunkt 24, wie oft das Steuergerät 2 die vorgegebene Aufgabe durchgeführt hat. Dazu wird der Programmzähler mit einer Maximalzahl verglichen. Hat das Steuergerät 2 die vorgegebene Aufgabe noch nicht öfters als die Maximalzahl durchgeführt, so wird anschließend nach Programmpunkt 16 zurückverzweigt und das Programm erneut durchlaufen.

Ergibt jedoch die Abfrage bei Programmpunkt 24, daß das Steu ergerät die Aufgabe schon öfter als eine vorgegebene Maxi malzahl durchgeführt hat, so wird der Programmzähler auf den Wert Null gesetzt und nach Programmpunkt 11 zurückverzweigt und die Dauer der Reset-Periode des Reset-Bausteins über die Programmpunkte 11 bis 15 erneut bestimmt. Dies hat den Vor teil, daß Veränderungen in der Periodendauer des Reset- Bausteins 1, die z. B. durch thermische Einflüsse oder Alte rung verursacht werden, erfaßt und ausgeglichen werden.

Fig. 3 zeigt in der Kennlinie 3a das Reset-Signal des Reset- Bausteins 1 über die Zeit t aufgetragen. In Fig. 3b ist zeitsynchron der Modus des Steuergerätes 2 aufgetragen. Zum Zeitpunkt T1 geht das Steuergerät 2 nach dem Erhalt des Re set-Signales für eine vorgegebene Zeitdauer (T2-T1) von dem Schlafmodus S in den Aktivmodus A über. Anschließend geht das Steuergerät 2 zum Zeitpunkt T2 wieder in den Schlafmodus S über. Erst zum Zeitpunkt T3 wird das Steuergerät 2 wieder von dem Reset-Signal des Reset-Bausteins 1 in den Aktivmodus A geschaltet. Zum Zeitpunkt T3 stellt nun das Steuergerät 2 fest, daß die Gesamtzahl von Reset-Signalen empfängen wurde und geht deshalb zum Zeitpunkt T4 in den Wartezustand W über, bei dem der interne Timer 3 gestartet wird.

Nach dem Ablauf der Restzeit RT = (T5-T4) geht das Steuer gerät 2 zum Zeitpunkt T5 in den Aktiv-Modus A über, in dem das Steuergerät die vorgegebene Aufgabe abarbeitet. Zum Zeit punkt T6 ist die vorgegebene Aufgabe beendet und das Steuer gerät 2 geht wieder in den Schlafmodus über.

Die Signalhöhe in Fig. 3b ist proportional zur Leistung, die das Steuergerät 2 in dem entsprechenden Zustand verbraucht. Es ist deutlich zu erkennen, daß der Zeitraum, in dem das Steuergerät 2 im Aktivmodus betrieben wird, relativ kurz ist und das Steuergerät 2 vorwiegend im Schlafmodus oder im War temodus betrieben wird. Auf diese Weise wird die vom Steuer gerät 2 verbrauchte Energie minimiert.

Claims

1. Verfahren zum energiesparenden Betreiben eines Steuergerä tes mit folgenden Merkmalen:
das Steuergerät geht von einem Aktiv-Modus in einen Ruhe- Modus über, wobei das Steuergerät im Ruhe-Modus weniger Strom als im Aktiv-Modus verbraucht und im Ruhe-Modus keine Zeitba sis im Steuergerät zur Verfügung steht,
dem Steuergerät werden von einer externen Zeitbasis in vorge gebenen Zeitabständen Signale zugeführt,
das Steuergerät bildet durch Zählen der Signale eine Zeitba sis, um die Zeit zu messen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Zeitbasis dem Steuergerät als Signale Reset- Signale zuführt,
daß ein Reset-Signal das Steuergerät in den Aktiv-Modus schaltet,
daß das Steuergerät im Aktiv-Modus die Anzahl der empfangenen Reset-Signale zählt und anschließend wieder in den Ruhe-Modus übergeht, wenn die Anzahl der empfangenen Reset-Signale klei ner als eine vorgegebene Anzahl ist,
daß das Steuergerät in einen Warte-Mode übergeht, wenn die Anzahl der empfangenen Reset-Signale größer als die vorgege bene Anzahl ist,
daß im Warte-Mode ein interner Timer im Steuergerät gestartet wird,
daß der interne Timer das Steuergerät nach Ablauf einer vor gegebenen Restzeit in den Aktiv-Modus schaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät die Anzahl von Signalen bestimmt, die innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer von der externen Zeitbasis emp fangen werden, daß das Steuergerät eine Restzeit bestimmt, die die vorgege bene Zeitdauer länger ist als die Zeit, die während des Emp fangs der zuvor bestimmten Anzahl der Signale vergeht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät als Resetperiode die Zeit zwischen dem Emp fang zweier aufeinander folgender Signale bestimmt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät aus der vorgegebenen Zeitdauer und der Reset periode die Anzahl der Signale bestimmt, die während einer vorgegebenen Zeitdauer vom Steuergerät empfangen werden.