JP2002251215A - 複合制御装置の制御及び／又は監視システム及び方法 - Google Patents

複合制御装置の制御及び／又は監視システム及び方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の制御装置を具備した複合制御装置を，
より簡易に制御及び／又は監視の可能な，新規かつ改良
された複合制御装置を制御及び／又は監視システムを提
供する。 【解決手段】 第１の制御装置（１０）と少なくとも１
つの第２の制御装置（２０）とを具備し，少なくとも２
つの制御装置を備えた複合制御装置を制御及び／又は監
視するシステムであって，その場合に第１の制御装置
（１０）には，その制御機能を実施し，かつこの機能を
監視する手段と，少なくとも１つの第２の制御装置（２
０）の制御機能を監視する手段が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は，少なくとも２つ
の制御装置を具備した複合制御装置の制御及び／又は監
視システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エレクトロニクスにおける新しい
機能を実現するために，個々の制御装置を一段と協働さ
せることが重要となってきている。
【０００３】最近の車両装備は，例えば点火／噴射，Ａ
ＢＳ及びトランスミッション制御のための，複数のデジ
タルの制御装置を具備している。好ましい特性と付加的
な機能は，個々の制御装置により管理されるプロセスが
同期され，そのパラメータが連続的に，例えば特に実時
間で，互いに同調されることによって実現される。かか
る機能の例として，駆動輪が空転している場合に個々の
車輪の駆動トルクを好適に減少させる，駆動スリップ制
御がある。
【０００４】制御装置間の情報交換は，従来は，大体に
おいて個別導線を介して実行されていた。しかし，かか
る点と点の接続は，制限された数の信号についてのみ効
果的に使用できる。その場合に制御装置間でデータをシ
リアルに伝達するための，単純な自動車に合ったネット
ワークトポロジーは，伝達可能性を拡大することができ
る。
【０００５】電子装置間のデータ交換の顕著な増加は，
従来の配線技術（ケーブルハーネス）によっては対処で
きない。なぜなら，例えばケーブルハーネスは，特に大
型車両においては，かかる大きさを操作しきれず，かつ
複数の制御装置に過多のピンが具備されてしまう。かか
る問題は，特に自動車のために考案されたシリアルのバ
スシステムである，ＣＡＮによって解決することができ
る。
【０００６】ＣＡＮのための主要な使用範囲として，自
動車範囲においては，制御装置カップリングが生じる。
すなわち，制御装置カップリングにおいては，モトロニ
クス，電子的なトランスミッション制御，電子的なエン
ジン出力制御（ＥＭＳ，「Ｅ−ガス」）及び駆動スリッ
プ制御（ＡＳＲ）のような電子システムが互いに結合さ
れる。通常の伝送率は，約１２０ｋビット／ｓと１Ｍビ
ット／ｓの間で移動する。伝送率は，必要な実時間処理
を保証可能にするためには，十分に高くなければならな
い。パルスデューティー比，切換え信号及びアナログ信
号のような従来のインターフェイスに対するシリアルの
データ伝送媒体の利点は，制御装置セントラルユニット
（ＣＰＵ）の大きな負荷のない，より高速度な点であ
る。更に制御装置に，より少ないピンしか必要とされな
いことも挙げられる。
【０００７】故障した制御装置は，バス交通に著しい負
荷を与え，また安全上重大な状況をもたらす可能性があ
る。従って例えば，ＣＡＮ−コントローラに，場合によ
っては発生する障害を持続している障害から区別し，か
つステーション故障（制御装置故障）を特定することの
できる機構が設定される。これは，通常はエラー状況の
統計的な評価を介して実行される。
【０００８】ＤＥ−ＯＳ４１３３２６８からは，車両駆
動出力を制御する装置が既知となっている。かかる装置
は，燃料噴射量を制御するための第１の制御ユニット
と，絞り弁位置を制御するための第２の制御ユニットと
を具備している。更に，例えば車両の回転数を検出する
ための測定装置が設けられており，この測定装置は，少
なくとも２つの互いに対し冗長なセンサを具備してい
る。第１の制御ユニットは，測定装置の第１のセンサの
信号を評価し，第２の制御ユニットは，他のセンサの出
力信号を評価する。２つの信号は，制御ユニットの一方
によって，その蓋然性を検査される。
【０００９】かかる装置によって，センサ信号若しくは
センサの検査のみが可能となる。制御装置の範囲若しく
は制御装置間の信号伝達のエラーは，かかる装置では認
識不可能である。
【００１０】ＤＥ４４３７３３６Ａ１からは，少なくと
も１つの量を定めるアクチュエータを具備する，内燃機
関，特にディーゼル内燃機関を制御する方法が既知とな
っており，第１の制御ユニットは第１の変量に従って燃
料量を設定し，第２の制御ユニットは燃料量と他の変量
に基づいて，アクチュエータのための操作量を定める。
かかる方法は，第２の制御ユニットが操作量を第１の制
御ユニットへフィードバックし，第１の制御ユニットは
操作量と燃料量をその非蓋然性に関して互いに比較する
ことを特徴としている。
【００１１】ＤＥ４４３８７１４Ａ１からは，車両の駆
動出力制御方法及び装置が既知となっており，出力を制
御するために，制御機能と監視機能を実施する計算装置
（マイクロコンピュータ）のみが具備されている。かか
る場合にマイクロコンピュータ内で少なくとも２つの独
立したレベルが設定され，第１のレベルは制御機能を，
また第２のレベルは監視機能を実施する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
複数の制御装置を具備した複合制御装置を制御及び／又
は監視するシステムにおいて，各制御装置ごとに制御機
能及び／又は監視機能を具備し，かかる動作を個別に実
行していたため，複合制御装置全体の制御及び／又は監
視をするのに複雑なシステムを要することとなり，結果
的にハードウェア費用を大きいものとしてしまうという
問題がある。
【００１３】本願発明は，従来の複数の制御装置を具備
した複合制御装置を制御及び／又は監視するシステムが
有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本願発
明の目的は，複数の制御装置を具備した複合制御装置
を，より簡易に制御及び／又は監視の可能な，新規かつ
改良された複合制御装置を制御及び／又は監視システム
を提供し，特にハードウェア費用を小さく抑えることで
ある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め，本願発明の第１の観点によれば，本願発明にかかる
複合制御装置の制御及び／又は監視システムは，第１の
制御装置と，少なくとも１つの第２の制御装置とを具備
した複合制御装置の制御及び／又は監視システムにおい
て，第１の制御装置に，その制御機能を実施し，かつこ
の制御機能を監視する手段と，少なくとも１つの第２の
制御装置の制御機能を監視する手段が形成されているこ
とを特徴とする。
【００１５】本願発明にかかる処置方法により，全体と
して，従来のシステムに比べて格段に少ないハードウェ
ア費用しか必要とせず，従ってより安価にシステムを構
築することができる。また，自動車の確実な駆動を保証
するために複数の駆動レベルを具備しなければならない
制御装置の数が最小限に抑えられる。というのは，本願
発明によれば，使用される制御装置の１つのみが複合体
全体の全制御装置のための監視機能を引き受けるからで
ある。本願発明にかかるコンセプトは，とりわけ自動車
の駆動ユニット，内燃機関を制御するのに好適である。
【００１６】この時，第１の制御装置の制御機能を実施
し，かつ制御機能を監視する手段及び少なくとも１つの
第２の制御装置の制御機能を監視する手段は，マイクロ
コンピュータとして形成されており，かかるマイクロコ
ンピュータは，少なくともエラー状況時以外において，
互いに独立している少なくとも２つの駆動レベルを具備
しており，その場合に第１のレベルにおいては第１の制
御装置の制御機能と監視機能が，第２のレベルにおいて
は少なくとも１つの第２の制御装置のための監視機能が
実施される。かかる駆動レベルは，少なくともエラー状
況時以外では，相互にその機能において影響を与えない
チャネルとしてマイクロコンピュータ内部に形成されて
いることが好ましい。
【００１７】かかる構成により，唯一のマイクロコンピ
ュータを使用して，各制御装置について２つの計算ユニ
ット若しくはマイクロコンピュータを具備する制御シス
テムと同様の駆動安全性と可用性を達成することができ
る。なお，駆動レベルの定義は，他の方法で行うことも
できる。すなわち，例えば，第１の制御装置の制御機能
を第１の駆動レベルにおいて，全監視機能を第２の駆動
レベルにおいて組織することも考えられる。
【００１８】本願発明にかかるシステムによれば，第３
の駆動レベルが設定され，第１の制御装置若しくは第１
の制御装置に対応づけられているマイクロコンピュータ
の機能方法を，第２のレベルの監視により調べる。
【００１９】かかる監視により，システムの駆動安全性
を著しく向上させることが出来る。この時，例えばシー
ケンスコントロールを質問−応答−プレイとして実行可
能なアクティブなウォッチドッグを使用すると効果的で
ある。
【００２０】また，本願発明にかかるシステムには，セ
ンサが設定されており，センサは通常状態においては少
なくとも１つの第２の制御装置のための冗長なセンサと
して用いられ，第２の制御装置のエラー機能が認識され
た場合には，少なくとも１つの第２の制御装置の制御機
能に関する非常走行機能を保証するために，第１の制御
装置に対応づけることができる。
【００２１】かかる構成により，エラー機能の場合には
第１の固有安全の制御装置によって評価することのでき
る，冗長なセンサ装置によって，少なくとも１つの第２
の制御装置のアクチュエータの異なる確実な状態を駆動
することも可能である。かかるセンサによれば，第２の
制御装置のエラー場合においては，第２の制御装置の実
際の駆動点について確実な状態を好適な方法で調節可能
である。
【００２２】また，本願発明にかかるシステムにおい
て，安全手段又は非常手段の導入は，少なくとも１つの
第２の制御装置のアクチュエータ装置のオフ及び／又は
少なくとも１つの第２の制御装置のオフを含むことが好
ましい。
【００２３】更に，本願発明にかかるシステムによれ
ば，中央の非常走行信号導線が設定されており，非常走
行信号導線を介して個々の制御装置が互いに接続されて
いる。この手段は，特に共通の確実な状態をアクティブ
に駆動しなければならない，まとめられたユニット，例
えば自動車のドライブトレインの場合に，効果的である
ことが明らかにされている。ドライブトレインの全制御
装置が通常駆動で作動する場合には，制御装置のいずれ
もかかる非常走行振動導線に信号を供給しない。しかし
制御装置の１つがエラーを認識した場合には，それがオ
フにされることにより非常走行振動導線に信号を供給す
る。制御装置内では，この非常走行信号導線は，非作動
に信号供給され，すなわち通常駆動において制御装置
は，非常走行信号導線の信号供給をアクティブに抑圧し
なければならない。
【００２４】この導線と接続されているアクチュエータ
装置は，導線が駆動された場合には，非常走行位置へ移
動する。接続されている駆動装置による駆動は，アクチ
ュエータ装置に何ら影響を与えず，制御装置はより低い
優先順位となる。この非常走行ストラテジーは，好まし
くはハードウェア内で実現可能であり，それによってよ
り高い信頼性を得ることができる。例えばドライブトレ
インにおいて，エラーの場合にはこの非常走行制御によ
って駆動されるタイムリレーによってクラッチを，例え
ば５秒「開」の方向へ移動させることが実現される。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら，
本願発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
なお，本明細書及び図面において，実質的に略同一の機
能構成を有する構成要素については，同一の符号を付す
ることにより重複説明を省略する。
【００２６】まず，図１に基づいて，本願発明の複合制
御装置の制御及び／又は監視システムの実施形態を説明
する。
【００２７】図１には，本願発明の好ましい実施形態と
しての，自動車の駆動ユニットを制御するための，２つ
の制御装置を有するシステム若しくは複合制御装置の概
略ブロック回路図が示されている。第１の制御装置１０
と第２の制御装置２０が設けられている。例えば，制御
装置２０は，通常駆動において自動車のクラッチと，必
要に応じて他のアクチュエータを制御するものとする。
【００２８】図１において，制御装置１０と２０との間
に設けられた通信接続１２を介して，複合体内の制御装
置の監視及び通常の通信が実行される。通信接続１２
は，例えばＣＡＮ−接続として実現されている。
【００２９】制御装置１０は，複数の機能，すなわち，
その本来の制御機能の実行Ｆ１，かかる制御機能の監視
Ｆ２及び制御装置２０の監視Ｆ３を具備している。
【００３０】その場合に，第１の制御装置１０のマイク
ロコンピュータ１４は，少なくとも２つの駆動レベルに
組織されている。第１のレベル（機能ＳＧ１０）は，制
御装置１０の制御機能を実施するための計算を実行す
る。第１のレベルは，更に，第２の制御装置（監視ＳＧ
２０）の監視を具備している。第２のレベル（監視ＳＧ
２０）は，第１の制御装置の制御機能を監視する。
【００３１】第１の制御装置１０が，第２の制御装置２
０の誤機能を検出した場合には，制御装置１０は出力導
線１１を介して制御装置２０をオフ，若しくは電流ゼロ
にする。制御装置２０によって制御されるクラッチは，
車両速度に従って操作，若しくは閉成されるので，制御
装置１０は制御装置２０に関する非常走行機能を引き継
ぐ。この非常走行機能については，基本的な駆動で十分
である。通常駆動においては制御装置２０によって制御
されるクラッチの非常走行機能を満たすために必要な入
力量を，制御装置１０はセンサ１５によって入手し，か
かるセンサ１５は通常駆動においては制御装置２０のた
めの冗長なセンサ１５として機能する。制御装置２０は
マイクロコンピュータ１４’を具備している。
【００３２】その場合に，少なくとも１つの第２の（本
質安全ではない）制御装置２０をオフにすることのでき
る第１の制御装置１０が，本質安全であることが保証さ
れなければならず，すなわち第１の制御装置１０の駆動
においてはその正しい機能が保証されなければならな
い。これを保証するために，第２の駆動レベル，すなわ
ち監視レベル（監視ＳＧ１０）による制御装置１０の制
御機能の監視Ｆ４が設定されている。従って制御装置２
０のエラー状態が認識された場合には，これは第１の制
御装置１０内の第２の制御装置２０の監視機能におい
て，第２の制御装置の非常走行駆動をもたらす。
【００３３】かかる監視コンセプトが実現される場合に
は，第１の制御装置１０がエラーに基づいてオフにされ
る限りにおいて，第２の制御装置２０のエラー状況時に
おいて，第１の制御装置１０が実際に確実な状態を駆動
若しくは制御できることが保証されないという，第１の
制御装置１０の機能制限がある。ここで例えば，第２の
制御装置２０を制限された駆動へ移すことが可能であ
り，すなわち第２の制御装置２０はエラー場合における
オフが確実な状態を意味する駆動点のみへ移動する。
【００３４】第１の制御装置１０がオフにされる場合に
は，第２の制御装置２０の駆動の外部の保護は保証され
ないので（第２の制御装置の監視機能は第１の制御装置
内で進行するので），第２の制御装置２０の安全な駆動
は保証されない。その場合には，第２の制御装置２０は
実際に安全な状態で駆動し，その後オフにされる。
【００３５】共通の確実な状態をアクティブに駆動しな
ければならない，構成されたユニット（ドライブトレイ
ン）については，かかるユニットを中央の非常走行導線
（図示せず）を介して接続すると，効果的である。全て
の制御装置が通常駆動において作動する場合には，かか
る制御装置のいずれもかかる非常走行導線に信号を供給
しない。しかし制御装置のいずれかがエラーを認識した
場合には，その制御装置がオフになって，それによって
この非常走行導線に信号を供給する。制御装置内では，
かかる導線は非作動に信号供給されており，すなわち通
常駆動においては制御装置は，信号供給をアクティブに
抑圧しなければならない。
【００３６】非常走行導線と接続されているアクチュエ
ータ１６は，非常導線が駆動された場合には，非常走行
位置へ移動する。接続されている制御装置による駆動
は，アクチュエータ１６への影響を与えず，制御装置は
より低い優先順位を有している。非常走行ストラテジー
は，好ましくはハードウェア内で実現される。というの
は，それによってより高い信頼性が与えられるからであ
る。
【００３７】図示のシステムをアクチュエータ装置１６
に結合することは，矢印Ｐと任意に形成されたアクチュ
エータ装置１６によって示されている。アクチュエータ
装置１６の操作を，ワイアード−オア−機能として形成
すると効果的である。すなわち２つの制御装置の一方に
低レベル信号Ｐ（若しくは「オフ」−信号）が存在して
いる場合には，アクチュエータ装置１６のオフを導入す
ることができる。換言すると，制御装置の１つが低レベ
ル信号Ｐをアクチュエータ装置１６へ出力した場合に
は，そのアクチュエータ装置１６がオフにされる。同様
に，アクチュエータ装置１６の他の代替的な駆動も考え
られる。制御装置１０の冗長なセンサ装置１５によっ
て，同様に，例えば制御装置２０に対応づけられている
アクチュエータ装置１６のいずれかの，確実な状態を異
なるように駆動することが可能である。
【００３８】従来の技術においては，信号Ｐを冗長に蓋
然化するために，例えば信号Ｐは種々の制御装置によっ
て冗長に読み込まれて，通信チャネル（例えばＣＡＮ）
を介して交換される。かかる知識は，制御装置１０内
で，制御装置２０のエラー状況時において制御装置２０
の実際の駆動点について確実な状態を調節するために，
使用することができる。
【００３９】一方，本実施形態で表されるトポロジーの
特別な能力は，制御装置２０の反復されるエラーと稀な
エラーを区別する，制御装置１０の能力にある。この能
力を基礎にして，好適な異なる対抗手段を導入すること
ができ，例えば稀なエラーを認識した場合に，制御装置
２０を短時間オフにすることができ，反復されるエラー
を認識した場合には，自動車の点火がオフにされる時点
まで制御装置２０のオフを実行できる。
【００４０】本実施形態によれば，別体の制御装置によ
りオフが実行されることによって，第２の制御装置２０
の確実な状態をアクティブに駆動することも，より簡易
に実現される。例えば制御装置１０は，制御装置２０の
オフと制御装置２０の主要なアクチュエータ装置１６の
簡単な駆動によって，全システムのための確実な状態を
得ることができる。かかる根拠は，制御装置１０の既に
冗長なハードウェアにある。スタンドアローンとして形
成されている制御装置２０は，多くのエラー状況時に，
多大の冗長なハードウェアを使用せずに，確実な状態を
アクティブに調節することはできない。
【００４１】図２を用いて、上記の事情の概略を説明す
る。図２は本願発明にかかる複合制御装置の制御及び／
又は監視方法の好ましい実施形態を示す概略図である。
【００４２】エラー状況時に確実な状態１を有する駆動
点と，エラー状況時に確実な状態２を有する駆動点とが
区別される。確実な状態１を有する駆動点が存在してい
る時にエラーが検出された場合に，エラー状況時におい
ては確実な状態１はアクチュエータ１６のアクティブな
駆動によってもたらされる。確実な状態２を有する駆動
点の間にエラーが発生した場合には，確実な状態２は，
センサ１５若しくはシステムのオフによってもたらされ
る。これを例に用いて説明する：例えばクラッチが閉成
されている間にエラーが発生した場合には，安全上の理
由からシステムを単純にオフにすることは不可能であ
る。むしろ，アクティブに駆動することによって（確実
な状態１），クラッチの開放が必要となる。
【００４３】以上，添付図面を参照しながら本願発明の
好適な実施形態について説明したが，本願発明はかかる
例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に
記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例ま
たは修正例に想到し得ることは明らかであり，それらに
ついても当然に本願発明の技術的範囲に属するものと了
解される。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように，本願発明によれ
ば，全体として従来のシステムに比べて格段に少ないハ
ードウェア費用しか必要とせず，従ってより安価に複合
制御装置を制御及び／又は監視するシステムを形成する
ことができる。また，自動車の確実な駆動を保証するた
めに複数の駆動レベルを持たなければならない制御装置
の数が最少に削減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明にかかる複合制御装置の制御及び／又
は監視システムの好ましい実施形態を示すブロック回路
図である。
【図２】本願発明にかかる複合制御装置の制御及び／又
は監視方法の特に好ましい実施形態を説明するための概
略図である。
【符号の説明】
１０ 第１の制御装置 １１ 出力導線 １２ 通信接続 １４，１４’ マイクロコンピュータ １５ センサ １６ アクチュエータ ２０ 第２の制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング ハース ドイツ連邦共和国 70435 シュトゥット ガルト ウンターラエンダーシュトラッセ 25 (72)発明者 アンドレーアス フランク ドイツ連邦共和国 71063 シンデルフィ ンゲン リンデンシュトラーセ 15 (72)発明者 トーマス マイエル ドイツ連邦共和国 75428 イリンゲン ハウプトシュトラッセ 21 Ｆターム(参考） 5H215 AA10 BB11 CC03 CC09 CX01 GG05 KK03 5H223 AA10 CC08 DD03 EE04 EE17

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の制御装置と，少なくとも１つの第
    ２の制御装置とを具備した複合制御装置の制御及び／又
    は監視システムにおいて，前記第１の制御装置は，制御
    機能を実施し，かつ前記制御機能を監視する手段と，少
    なくとも１つの前記第２の制御装置の制御機能を監視す
    る手段を有することを特徴とする，複合制御装置の制御
    及び／又は監視システム。
  2. 【請求項２】 前記第１の制御装置はマイクロコンピュ
    ータを具備しており，前記マイクロコンピュータは，少
    なくともエラー状況時以外において，前記第１の制御装
    置の制御機能と監視機能が実施される第１のレベルと，
    少なくとも１つの前記第２の制御装置のための監視機能
    が実施される第２のレベルから構成される互いに独立し
    た少なくとも２つの駆動レベルを有することを特徴とす
    る，請求項１に記載の複合制御装置の制御及び／又は監
    視システム。
  3. 【請求項３】 前記マイクロコンピュータは，更に前記
    第２の駆動レベルを監視することによって，前記第１の
    制御装置の機能方法を検査する第３の駆動レベルが設け
    られていることを特徴とする，請求項１又は２のいずれ
    か１項に記載の複合制御装置の制御及び／又は監視シス
    テム。
  4. 【請求項４】 前記複合制御装置の制御及び／又は監視
    システムには，センサが設けられており，前記センサ
    は，通常状態においては少なくとも１つの第２の制御装
    置のための冗長なセンサとして用いられ，前記少なくと
    も１つの第２の制御装置のエラー機能が認識された場合
    には，前記少なくとも１つの第２の制御装置の通常状態
    制御機能に関する非常走行機能を保証するために，前記
    第１の制御装置に対応可能であることを特徴とする，請
    求項１に記載の複合制御装置の制御及び／又は監視シス
    テム。
  5. 【請求項５】 前記第１の制御装置の前記マイクロコン
    ピュータによって，安全手段又は非常手段の導入が可能
    とされ，その場合に前記安全手段又は非常手段は，前記
    少なくとも１つの第２の制御装置の前記アクチュエータ
    装置のオフ及び／又は前記少なくとも１つの第２の制御
    装置のオフを含むことを特徴とする，請求項２，３又は
    ４のいずれか１項に記載の複合制御装置の制御及び／又
    は監視システム。
  6. 【請求項６】 制御装置の誤機能時に駆動可能な，中央
    の非常走行信号導線が設けられていることを特徴とす
    る，請求項１，２，３，４又は５のいずれか１項に記載
    の複合制御装置の制御及び／又は監視システム。
  7. 【請求項７】 駆動ユニットの第１の制御機能は第１の
    制御装置によって制御され，前記駆動ユニットの少なく
    とも１つの第２の機能は前記少なくとも１つの第２の制
    御装置によって制御される，少なくとも２つの制御装置
    を備えた複合制御装置の制御及び／又は監視方法におい
    て，前記第１の制御装置の制御機能，前記第１の制御装
    置の制御機能の監視及び前記少なくとも１つの第２の制
    御装置の少なくとも１つの制御機能の監視が，前記第１
    の制御装置によって実施されることを特徴とする，複合
    制御装置の制御及び／又は監視方法。
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