WO2004084066A1 - Vorrichtung und verfahren zum steuern eines oder mehrerer teilsysteme eines technischen gesamtsystems - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum steuern eines oder mehrerer teilsysteme eines technischen gesamtsystems Download PDF

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WO2004084066A1
WO2004084066A1 PCT/EP2004/001385 EP2004001385W WO2004084066A1 WO 2004084066 A1 WO2004084066 A1 WO 2004084066A1 EP 2004001385 W EP2004001385 W EP 2004001385W WO 2004084066 A1 WO2004084066 A1 WO 2004084066A1
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technical
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control unit
central control
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PCT/EP2004/001385
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Hans-Peter Hellwig
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04L2012/40267—Bus for use in transportation systems
    • H04L2012/40273—Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for controlling one or more subsystems of an overall technical system, in particular a motor vehicle.
  • a known motor vehicle control system (DE 198 25 817 Cl) has at least two control devices which are connected to one another via a data bus.
  • the two control units alternately access one and the same computing unit within different time periods.
  • only a single arithmetic unit is required to control several processes that run at different time periods.
  • the time periods are fixed from the start and cannot be changed. While one subsystem is inactive, the other is active and vice versa.
  • the processing order of the technical processes is determined by a priority.
  • the priority is predetermined and results from the processes involved. Such processes only remain active if no process with a higher priority is waiting to be processed. If this is the case, the current process is interrupted and the higher priority process is processed. Subsequently the interrupted process is continued. This is "'-; also known as” interrupt routines ".
  • the priorities are fixed right from the start and cannot be changed.
  • the invention is based on the problem of creating an apparatus and a method for controlling one or more subsystems of an overall technical system which is simple in construction and requires a low computing power on average.
  • Processes are assigned dynamic priorities, through which the processes are processed depending on the current state of the overall system.
  • the dynamic assignment of priorities means that only those processes are processed that are currently needed for safe operation. As a result, the computing power is adjusted according to the actual requirements. An increase in computing power for short peaks is avoided by dividing the computing power into the processes that are currently required.
  • Advantageous embodiments of the invention are "represented by the dependent claims.
  • the technical processes are controlled by the central control unit via a priority interface, whereby each is allocated a priority process to be controlled. The priority may thereby according to the technical process to be permanently assigned or variable depending on operating conditions.
  • the status signals of the signal transmitters are supplied to the central control unit as input variables.
  • the status signals reflect the status of the individual technical processes and thus the overall system. Depending on these conditions, the priority can then be assigned to the individual technical processes, and this can also be done variably during process execution.
  • the priority can be assigned depending on the current status of the overall system or also depending on the current utilization of the central control unit.
  • the priorities define a time frame for processing and a ranking of the technical process within all processes to be controlled. This definition happens dynamically depending on the operating state. If the priority of a process is increased, it is equivalent to a partial or complete processing of a technical process. Lowering the priority is equivalent to lower computing power that is made available for this process. This can also result in the respective technical process being completely ended or simply being interrupted. If there is an interruption, no computing power is available to the respective process.
  • the priorities determine the technical processes at different times, with different processing times and / or different processing scope (provided computing power). This means that the different processes and their dynamic prioritization can be dealt with flexibly.
  • the priorities can be fixed and used according to a table or reference list. It is also possible to assign the priorities variably depending on the state of the overall system, the priorities themselves being variable compared to comparable operating states.
  • the invention is used to control one or more subsystems of an overall technical system.
  • An overall system is understood to mean an electrical machine, a device or an apparatus.
  • the overall system is characterized by its functions (ongoing, technical processes) in which a substance (mass), energy and / or information is converted, transported and / or stored.
  • an overall system is a spatial structure with a geometrically defined shape and is made up of individual components and components.
  • the keyless access control is a subsystem that, for example, the technical processes” lock or unlock the doors “,” lock or unlock the trunk “,” lock or unlock the steering wheel lock “,” Release immobilizer “,” Detect position of the encoder ", etc.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device according to the invention and FIG. 2 shows a block diagram of a control system in a motor vehicle.
  • a device for controlling one or more subsystems 2 (FIG. 1) of an overall technical system 2, here the exemplary embodiment of an overall “motor vehicle” system, has at least one central control unit 3.
  • This central control unit 3 contains a computing unit 4 (microcomputer, microprocessor), a memory 5 (E 2 PROM), an interface 6 (interface) with a priority manager 7 (priority allocation unit) and further serial or parallel interfaces (I / O ports 9) for performance control of processes 8 or for receiving signals.
  • the central control unit 3 is connected to the subsystems 2, the technical processes 8 of which are to be controlled, via a parallel bus 10 or the I / O ports 9.
  • a subsystem 2 also has an interface 6 with a priority manager 7.
  • Technical processes 8 are controlled via subsystem 2.
  • the central control unit 3 can also control the technical processes 8 directly via the other input / output lines (I / O ports 9).
  • '' is the Monsteuef-t nit 3 via the bus lines 10 and other input / output lines (I / O ports 9) connected to signal generators 11, provide the status signals as input to the central control unit.
  • the status signals represent the status of the individual technical processes 8 and / or the operating status of the overall system 1.
  • a motor vehicle is explained in more detail here as an example of the overall system 1.
  • This motor vehicle has several subsystems 2, which are controlled by a central control unit 3 as a common control device.
  • Access control 20 (FIG. 2) incl.
  • Immobilizer 21, the direction indicator (turn signal), the wiper 22, the interior lighting 23, the alarm system 24, the window regulator 25 and / or the tire pressure measuring device 26 are controlled by the central control unit 3.
  • These subsystems 2 are advantageously controlled by the central control unit 3 via a CAN bus 10.
  • Technical processes 8 of the individual subsystems 2 are to be controlled in a targeted manner according to predetermined input variables, if necessary via power control stages 30.
  • the technical processes 8 are influenced by corresponding actuators after the signal processing.
  • the central control unit 3 is connected to the signal transmitters 11 via the CAN bus 10 or separate, serial I / O ports 9. Sensors or switches (switch position sensors) on the door locks 27, on the ignition lock 28 or on a wiper-wash switch 29 can serve as signal transmitters 11.
  • the technical processes 8 of the subsystems ⁇ 2 are structured according to a hierarchy in which the responsibility or the function of the individual processes 8 or the sequence of the individual tax steps is determined by the hierarchy.
  • the priorities are formed depending on the state of the overall system 1 “motor vehicle”, the computing power of the central control unit 3 also being able to be taken into account. Impairment of the technical processes 8 just required should be avoided, ie the computing unit 4 of the central control unit 3 must not be overloaded Likewise, the computing unit 4 should not constantly work at the load limit, ie peak computing power should be prevented or distributed over time depending on the operating state ..
  • the priority assignment is dynamic since the ranking can change during operation depending on the operating state.
  • the device and the method are explained in more detail below on the basis of the specific example of a motor vehicle.
  • the signal transmitters 11 indicate the state of the vehicle as parked on the door locks 27 and on the ignition lock 28.
  • the priority manager 7 specifies that the subsystem 2 "alarm system" 24 currently has the highest priority. This is because the interior of the motor vehicle is monitored for unauthorized intrusion in this operating state. For this purpose, it is known that the interior / passenger cabin is scanned and ultrasound or radar signals comparing the patterns obtained (in part by multiple reflections on the panes / walls) with reference patterns, which requires a rather high computing power in the central control unit 3.
  • the access control 20 and the tire pressure measuring system 26 are given a medium priority.
  • an intermittent check must be made as to whether a wirelessly transmitted unlocking signal has been received by a portable code transmitter or whether a valid, authorized code transmitter approaches the K---afthus. Since the receiving unit is not constantly active for this purpose, but only intermittently, only average to small computing power is required on average.
  • the tire pressure measurement system 26 should check every now and then during parking whether the tire pressure of the tires is still within a permissible range, so that the driver receives a warning about insufficient tire pressure as soon as he gets in.
  • All other subsystems 2 have a low priority in this “parking” operating state. No computing power is then made available to these subsystems 2 that are not required.
  • the subsystems 2 that are not required are in a quasi-standby state, from which they can be switched at any time a restricted or complete operating state can be transferred by the prioritization, such subsystems 2 being, for example, the immobilizer 21, the adjusting device for seats and mirrors or other comfort system in the motor vehicle.
  • the priority for the immobilizer 21 and, for example, the interior lighting 23 is increased since the interior lighting 23 is switched on as a result of opening a door and probably the motor vehicle is started, for which purpose the immobilizer 21 must be released.
  • the priority for the alarm system 24, on the other hand, can be reduced, since the doors are authorized to unlock and an unauthorized entry into the motor vehicle does not need to be detected in this operating state.
  • the priorities for the windshield wipers 22, the window regulators 25 or other subsystems 2 to be operated by the user while driving can be set to a medium one Priority will be increased. Because it must be constantly monitored whether an associated switch for actuating the windshield wiper 22 or the window lifter 25 is actuated manually.
  • the priority of the tire pressure measurement system 26 can also be increased. The priority can also be increased depending on the speed as an operating state, since the tire pressure should be checked more often when driving fast for safety reasons than when driving slowly or when stationary.
  • the priorities for access control 20 and alarm system 24 are set to zero since they are not required in the current operating state.
  • the computing power that was available for these processes 8 can now be made available to the higher-priority processes 8 or subsystems 2.
  • the signal generator 11 there sends a signal to the central control unit 3 that the computing power for the windshield wiper / interval wiper 22 must be increased.
  • a rain sensor can also serve as the signal generator 11.
  • the priority manager 7 recognizes this requirement and then changes the priority if there is still sufficient computing line available at the moment. If not, a less important process 8 may need to be reduced in priority so that the higher priority requirement can be met.
  • the driving light is switched off while driving, no interior lighting 23 is usually required either.
  • the priority for the interior lighting 23 can thus be reduced.
  • the driving light is switched on or a brightness sensor as signal generator 11 detects that it is dark, the priority for the interior lighting 23 is increased so that the interior light or parts of the interior lighting 23 can be switched on when the user requests it.
  • the processes 8 or subsystems 2 that are not or only partially required are provided with less or no computing power.
  • all subsystems 2 networked with the central control unit 3 and their technical processes 8 can be controlled with a dynamic, hierarchical rank (priority) according to the operating state of the motor vehicle.
  • the computing power of the central control unit 3 is divided between the control of these processes 8 depending on the technical processes 8 currently running or about to start, while little or no computing power is provided for the at least partially dormant technical processes 8.
  • the priorities can be set according to a fixed reference list for each technical process 8 and depending on the operating state.
  • the priorities can also be varied depending on the operating status.
  • simpler computing systems microprocessors
  • a powerful central control unit 3 is available.
  • An optimized number of control processes 8 can run virtually simultaneously, with each technical process 8 being provided with sufficient computing power.
  • the technical processes 8 can be assigned dynamically according to the priorities.
  • the system utilization (computing time) and the overall operating state of the overall system 1 or individual subsystems 2 are taken into account.
  • the connection of technical process 8 - associated priority is determined when the overall system 1 is configured after the overall system 1 has been manufactured.
  • the assignment can, however, be variable and change during operation of the vehicle in accordance with predefined sample cases.
  • the overall system 1 can thus be controlled in a timely manner in accordance with the system requirements, without increasing the hardware expenditure and avoiding idle phases of the overall system 1 (with regard to the computing power).
  • the computing power is only divided among the processes 8 actually required in the respective operating state, power peaks in the computing power are reduced and on average the computing power is optimally adapted to the overall requirements.
  • Priority interfaces are arranged in the interfaces to the subsystems 2 or the individual processes 8, which recognize the respective and the following operating state on the basis of the status reports of the signal transmitters 11 and, depending on this, set the priorities for the subsystems 2 or the technical processes 8 , Depending on this, the computing power for the processes 8 is then provided and the individual subsystems 2 are controlled accordingly.
  • the priorities determine the time frame for processing (when and for how long) and a ranking level of process 8 (share of the total computing power) within the overall processes 8 to be controlled.
  • the priorities determine the control of the technical processes 8 at specific times (starting time of the control), with a specific processing time and / or different processing scope.
  • the proportion of computing power can also depend on how much the central control unit 3 is doing
  • the device and the method for controlling one or more subsystems 2 of an overall technical system 1 can be used not only in a motor vehicle as an overall system 1, but also in all overall systems in which several technical processes 8 and / or several subsystems 2 from a common central control unit 3 to be controlled.

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Abstract

Technische Prozesse (8) eines Gesamtsystems (1) werden derart gesteuert, dass den einzelnen Prozessen (8) dynamisch Prioritäten zugeordnet werden. Die Prioritäten sind dabei abhängig vom momentanen Zustand des Gesamtsystems (1) und der maximal zur Verfügung stehenden rechenleistung der Zentralsteuereinheit (3). die zur Verfügung stehende Rechenleistung soll nur auf die momentan benötigten Prozesse (8) entsprechend ihrer Priorität aufgeteilt werden.

Description

Beschreibung ,
Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines oder mehrerer Teilsysteme eines technischen Gesamtsystems
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines oder mehrerer Teilsysteme eines technischen Gesamtsystems, insbesondere eine Kraftfahrzeugs.
Ein bekanntes Kraftfahrzeugsteuersystem (DE 198 25 817 Cl) weist zumindest zwei Steuergeräte auf, die über einen Datenbus miteinander verbunden sind. Die beiden Steuergeräte greifen dabei wechselweise innerhalb unterschiedlicher Zeiträume auf ein und dieselbe Recheneinheit zu. Somit wird nur eine einzige Recheneinheit benötigt, um mit dieser mehrere, zu unterschiedlichen Zeiträumen ablaufende Prozesse zu steuern.
Die Zeiträume liegen dabei von Anfang an fest und können auch nicht geändert werden. Während das eine Teilsystem inaktiv ist, ist das andere aktiv und umgekehrt.
Bei einer Datenverarbeitung im Realzeitbetrieb und der Steuerung von technischen Prozessen ist es bekannt, die Prozesse in bestimmten Reihenfolgen abzuarbeiten. So ist beispielswei- se das Fifo-Prinzip (First-in, First-out) bekannt, bei dem die Prozesse in der Reihenfolge ihrer Ankunft verarbeitet werden. Das gegenteilige Prinzip, das Lifo-Prinzip (Last-in, First-out) bearbeitet zuerst die zuletzt einkommenden Prozesse und dann diejenigen, die zeitlich zuerst angekommen sind. Ebenso ist eine Bearbeitung der Prozesse nach dynamischen
Prioritäten bekannt. Dabei wird die Abarbeitungsreihenfolge der technischen Prozesse durch eine Priorität festgelegt. Die Priorität ist vorgegeben und ergibt sich aus den beteiligten Prozessen. Solche Prozesse bleiben nur dann aktiv, wenn kein Prozess mit einer höheren Priorität zum Verarbeiten ansteht. Ist dies der Fall, so wird der momentane Prozess unterbrochen und der höher priorisierte Prozess abgearbeitet. Anschließend wird der unterbrochene Prozess wieder weitergeführt. Dies ist"'-; auch unter dem Begriff „Interrupt-Routinen" bekannt. Die Prioritäten liegen dabei von Anfang an fest und können nicht verändert werden.
Da Rechnersysteme immer umfangreicher und leistungsfähiger werden, laufen sehr viele Prozesse quasi zeitgleich ab. Selbst bei Interrupt-Routinen sind die momentan ausgesetzten Prozesse im Hintergrund noch aktiv und verbrauchen daher noch Rechenleistung. Ein echtes Multitasking ist mit solchen Systemen nicht zu gewährleisten, außer die einzelnen Prozesse würden so verschachtelt, dass die Reaktionszeiten trotzdem noch akzeptabel wären. Ein solches System muss jedoch sehr aufwendig und damit teuer ausgelegt werden.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines oder mehrerer Teilsysteme eines technischen Gesamtsystems zu schaffen, das einfach aufgebaut und im Mittel eine geringe Rechenleistung benötigt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmal nach Patentanspruch 4 gelöst. Dabei ist eine Zentralsteuer- einheit vorhanden, die technische Prozesse von Teilsystemen eines Gesamtsystems steuert. Für die einzelnen technischen
Prozesse werden dynamisch Prioritäten vergeben, durch die die Prozesse abhängig von einem momentanen Zustand des Gesamtsystems abgearbeitet werden.
Durch die dynamische Zuordnung von Prioritäten werden nur diejenigen Prozesse abgearbeitet, die momentan gerade zum sicheren Betrieb gebraucht werden. Dadurch wird die Rechenleistung entsprechend den tatsächlichen Erfordernissen angepasst. Eine Erhöhung der Rechenleistung für kurze Spitzen wird ver- mieden, indem die Rechenleistung auf die gerade notwendigen Prozesse aufgeteilt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden "durch die Unteransprüche wiedergegeben. So werden die technischen Prozesse von der Zentralsteuereinheit über ein Prioritätsinterface gesteuert, wodurch jedem zu steuernden Prozess eine Pri- orität zugeordnet wird. Die Priorität kann dabei entsprechend des technischen Prozesses fest zugeordnet werden oder auch variabel abhängig von Betriebszuständen.
Im Gesamtsystem sind daher mehrere Signalgeber angeordnet, die jeweils einem oder mehreren Prozessen zugeordnet sind.
Die Zustandssignale der Signalgeber werden als Eingangsgrößen an die Zentralsteuereinheit geliefert. Die Zustandssignale geben dabei den Zustand der einzelnen technischen Prozesse und damit des Gesamtsystems wieder. Abhängig von diesen Zu- ständen kann dann die Prioritätsvergabe an die einzelnen technischen Prozesse erfolgen, und dies auch variabel während der Prozessabarbeitung.
Technische Prozesse, die dann nicht benötigt werden oder nur gering benötigt werden, bekommen eine niedrige Priorität und Prozesse, die in dem jeweiligen Zustand eher oder ständig benötigt werden, bekommen eine höhere Priorität. Somit kann die für das Steuern der Prozesse notwendige Rechenleistung auf die momentan wichtigsten Prozesse verteilt werden und Rechen- leistung für gerade nicht benötigte technische Prozesse kann für andere, momentan wichtigere Prozesse zur Verfügung gestellt werden.
Die Prioritätsvergabe kann dabei abhängig vom momentanen Zu- stand des Gesamtsystems erfolgen oder auch abhängig von der momentanen Auslastung der Zentralsteuereinheit. Durch die Prioritäten wird ein zeitlicher Rahmen für das Abarbeiten und eine Rangstufe des technischen Prozesses innerhalb aller zu steuernder Prozesse festgelegt . Diese Festlegung geschieht dabei dynamisch je nach Betriebszustand. Wird die Priorität eines Prozesses erhöht, so ist es gleichbedeutend mit einem teilweisen oder vollständigen Abarbeiten eines technischen Prozesses. Ein Erniedrigen der Priorität ist gleichbedeutend mit einer geringeren Rechenleistung, die für diesen Prozess zur Verfügung gestellt wird. Dies kann auch dazu führen, dass der jeweilige technische Prozess vollständig beendet oder lediglich unterbrochen wird. Bei Unterbrechung steht dem jeweiligen Prozess keine Rechenleistung zur Verfügung.
Durch die Prioritäten werden die technischen Prozesse zu unterschiedlichen Zeitdauern, mit unterschiedlicher Bearbeitungsdauer und/oder unterschiedlichem Bearbeitungsumfang (zur Verfügung gestellte Rechenleistung) festgelegt. Somit kann flexibel auf die unterschiedlichen Prozesse und ihre dynamische Priorisierung eingegangen werden. Die Prioritäten können dabei fest vorgegeben und entsprechend einer Tabelle oder Referenzliste verwendet werden. Es ist auch möglich, die Prioritäten variabel abhängig von dem Zustand des Gesamtsystems zu vergeben, wobei die Prioritäten selber variabel gegenüber vergleichbaren Betriebszuständen sein können.
Die Erfindung dient dabei zum Steuern eines oder mehrerer Teilsysteme eines technischen Gesamtsystems. Unter einem Ge- samtsystem ist dabei eine elektrische Maschine, ein Gerät o- der ein Apparat zu verstehen. Das Gesamtsystem ist durch seine Funktionen (ablaufende, technische Prozesse) gekennzeichnet, bei denen ein Stoff (Masse) , Energie und/oder Informationen umgewandelt, transportiert und/oder gespeichert werden. Ein Gesamtsystem ist dabei von seiner Form her ein räumliches Gebilde mit geometrisch definierter Gestalt und setzt sich aus einzelnen Bestandteilen und Bauteilen zusammen.
Mehrere technische Prozesse, die einen in sich geschlossenen Teil des Gesamtsystems darstellen, werden als Teilsysteme bezeichnet. Diese Teilsysteme bestehen dann aus mehreren Bauteilen und hängen funktionell untereinander zusammen, um die Funktionen des Teilsystems zu erfüllen. Bei'*"θ-inem Gesamtsystem ist beispielsweise die schlüssellose Zugangskontrolle ein Teilsystem, das z.B. die technischen Prozesse „Türen ver- o- der entriegeln" , „Kofferraum ver- oder entriegeln" , „Lenkrad- sperre ver- oder entriegeln", „Wegfahrsperre lösen", „Position des Codegebers erfassen", usw. aufweisen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zei- gen:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Figur 2 ein Blockschaltbild eines Steuersystems in einem Kraftfahrzeug.
Eine Vorrichtung zum Steuern eines oder mehrerer Teilsysteme 2 (Figur 1) eines technischen Gesamtsystems 2, hier das Ausführungsbeispiel eines Gesamtsystems „Kraftfahrzeug", weist zumindest eine Zentralsteuereinheit 3 auf. Diese Zentralsteuereinheit 3 enthält eine Recheneinheit 4 (Mikrocomputer, Mikroprozessor) , einen Speicher 5 (E2PROM) , eine Schnittstelle 6 (Interface) mit einem Prioritätenmanager 7 (Prioritätsvergabeeinheit) und weitere serielle oder parallele Schnittstellen (I/O-Ports 9) zum Leistungssteuern von Prozessen 8 oder zum Empfangen von Signalen.
Die Zentralsteuereinheit 3 ist über einen parallelen Bus 10 oder über die I/O-Ports 9 mit den Teilsystemen 2, deren tech- nische Prozesse 8 zu steuern sind, verbunden. Ein Teilsystem 2 weist ebenfalls eine Schnittstelle 6 mit einem Prioritätsmanager 7 auf. Über das Teilsystem 2 werden technische Prozesse 8 gesteuert. Die Zentralsteuereinheit 3 kann auch über die sonstigen Ein-/Ausgangsleitungen (I/O-Ports 9) die tech- nischen Prozesse 8 unmittelbar steuern. Außerdem''is-t die Zentralsteuef inheit 3 über die Busleitungen 10 und sonstigen Ein-/Ausgangsleitungen (I/O-Ports 9) mit Signalgebern 11 verbunden, die Zustandssignale als Eingangsgröße für die Zentralsteuereinheit 3 liefern. Die Zustands- Signale geben dabei den Zustand der einzelnen technischen Prozesse 8 und/oder den Betriebszustand des Gesamtsystems 1 wieder.
Als Gesamtsystem 1 wird hier beispielhaft ein Kraftfahrzeug näher erläutert. Dieses Kraftfahrzeug weist mehrere Teilsysteme 2 auf, die durch ein Zentralsteuereinheit 3 als gemeinsames Steuergerät gesteuert werden. Als Teilsysteme 2 können beispielsweise die Zugangskontrolle 20 (Figur 2) incl . Wegfahrsperre 21, der Fahrtrichtungsanzeiger (Blinker) , der Scheibenwischer 22, die Innenbeleuchtung 23, die Alarmanlage 24, die Fensterheber 25 und/oder die Reifendruckmessvorrichtung 26 von der Zentralsteuereinheit 3 gesteuert werden.
Diese Teilsysteme 2 werden von der Zentralsteuereinheit 3 vorteilhaft über einen CAN-Bus 10 gesteuert. Technische Prozesse 8 der einzelnen Teilsysteme 2 sollen dabei zielgerichtet entsprechend vorgegebener Eingangsgrößen ggfs. über Leistungssteuerstufen 30 gesteuert werden. Die technischen Prozesse 8 werden dabei nach der Signalverarbeitung durch ent- sprechende Stellglieder beeinflusst.
Die Zentralsteuereinheit 3 ist über den CAN-Bus 10 oder separate, serielle I/O-Ports 9 mit den Signalgebern 11 verbunden. Als Signalgeber 11 können Sensoren oder Schalter (Schaltstel- lungssensoren) an den Türschlössern 27, am Zündschloss 28 o- der an einem Wischwasch-Schalter 29 dienen.
Da jedoch alle technischen Prozesse 8 für den Betrieb des Gesamtsystems 1 „Kraftfahrzeug" nicht zeitgleich benötigt wer- den, wird durch die Zentralsteuereinheit 3 eine Rangfolge
(Priorität) dynamisch vorgegeben, wann und in welchem Umfang ein technischer Prozess 8 ablaufen soll. Durch die Priori- tätsvergabe werdehSidie technischen Prozesse 8 der Teilsysteme© 2 entsprechend einer Rangfolge gegliedert, bei der die Zuständigkeit oder die Funktion der einzelnen Prozesse 8 oder auch die Abfolge der einzelnen Teilsteuerschritte durch die Rangfolge festgelegt ist. Die Prioritäten werden dabei abhängig von dem Zustand des Gesamtsystems 1 „Kraftfahrzeug" gebildet, wobei zusätzlich die Rechenleistung der Zentralsteuereinheit 3 berücksichtigt werden kann. Eine Beeinträchtigung der gerade benötigten technischen Prozesse 8 soll vermieden werden, d.h. die Recheneinheit 4 der Zentralsteuereinheit 3 darf nicht überlastet werden. Ebenso soll die Recheneinheit 4 nicht ständig an der Belastungsgrenze arbeiten, d.h. Spitzenleistungen der Rechenleistung sollen verhindert werden oder zeitlich je nach Betriebszustand verteilt werden. Die Priori- tätsvergabe ist dynamisch, da sich die Rangfolge im Laufe des Betriebs abhängig vom Betriebs zustand ändern kann.
Die Vorrichtung und das Verfahren werden im Folgenden anhand des konkreten Beispiels eines Kraftfahrzeugs näher erläutert. Solange ein Fahrzeug geparkt ist, geben die Signalgeber 11 an den Türschlössern 27 und am Zündschloss 28 den Zustand des Fahrzeugs als geparkt an. Infolgedessen legt der Prioritätenmanager 7 fest, dass das Teilsystem 2 „Alarmanlage" 24 derzeit die höchste Priorität hat . Denn der Innenraum des Kraft- fahrzeugs wird in diesem Betriebszustand auf unbefugtes Eindringen überwacht. Hierzu wird bekanntlich der Innenraum / Passagierkabine mittels Ultraschall oder Radarsignalen abgescannt und die (z.T. über Mehrfachreflexionen an den Scheiben/Wänden) zurück erhaltenen Muster mit Referenzmustern ver- glichen. Dies erfordert eine recht hohe Rechenleistung in der Zentralsteuereinheit 3.
Mit einer mittleren Priorität werden in diesem Betriebszustand die Zugangskontrolle 20 und das Reifendruckmesssystem 26 versehen. Bei der Zugangskontrolle 20 muss intermittierend überprüft werden, ob ein drahtlos übertragenes Entriegelungssignal von einem tragbaren Codegeber empfangen wurde oder ob sichf+.ein gültiger, berechtigter Codegeber dem K-ϊ-aftfahrzeug nähert. Da die Empfangseinheit zu diesem Zweck nicht ständig aktiv ist, sondern nur intermittierend, wird lediglich im Durchschnitt eine mittlere bis kleine Rechenleistung benötigt. Das Reifendruckmesssystem 26 sollte während des Parkens hin und wieder überprüfen, ob der Reifendruck der Reifen noch in einem zulässigen Bereich liegt, damit der Fahrer gleich beim Einsteigen eine Warnung über ungenügenden Reifendruck erhält.
Alle anderen Teilsysteme 2 haben in diesem Betriebszustand „Parken" eine niedrige Priorität. Diesen nicht benötigten Teilsystemen 2 wird dann keine Rechenleistung zur Verfügung gestellt. Die nicht benötigten Teilsysteme 2 befinden sich in einem Quasi-Stand-By-Zustand, aus dem sie jederzeit in einen eingeschränkten oder vollständigen Betriebszustand durch die Priorisierung überführt werden können. Solche Teilsysteme 2 sind beispielsweise die Wegfahrsperre 21, die Einsteilvorrichtung für Sitze und Spiegel oder sonstige Komfortsystem im Kraftfahrzeug.
Werden nun Türschlösser 27 entriegelt (Stellung des Verriegelungsbolzen wird von einem Sensor als Signalgeber 11 er- fasst) , so wird anschließend die Priorität für die Wegfahr- sperre 21 und beispielsweise die Innenbeleuchtung 23 erhöht, da infolge des Öffnens einer Tür die Innenbeleuchtung 23 eingeschaltet wird und vermutlich das Kraftfahrzeug gestartet wird, wozu die Wegfahrsperre 21 gelöst werden muss. Die Priorität für die Alarmanlage 24 kann hingegen runtergesetzt wer- den, da die Türen berechtigt entriegelt sind und ein unbefugtes Eindringen in das Kraftfahrzeug in diesem Betriebszustand nicht detektiert zu werden braucht.
Wenn die Wegfahrsperre 21 gelöst und der Verbrennungsmotor gestartet wird, so können die Prioritäten für die Scheibenwischer 22, die Fensterheber 25 oder andere vom Benutzer während der Fahrt zu bedienenden Teilsysteme 2 auf eine mittlere Priorität erhöht werden. Denn es muss ständig überwacht^wer- den, ob jeweils ein zugehöriger Schalter zum Betätigen des Scheibenwischers 22 oder des Fensterhebers 25 manuell betätigt wird. Die Priorität der Reifendruckmesssystems 26 kann ebenfalls erhöht werden. Die Priorität kann hier auch abhängig von der Geschwindigkeit als Betriebszustand erhöht werden, da der Reifendruck bei schneller Fahrt aus Sicherheitsgründen öfter überprüft werden sollte als bei langsamer Fahrt oder als im Stillstand.
Die Prioritäten für die Zugangskontrolle 20 und die Alarmanlage 24 werden auf Null gesetzt, da diese in dem gegenwärtigen Betriebszustand nicht benötigt werden. Die Rechenleistung, die für diese Prozesse 8 zur Verfügung stand, kann nun den höher priorisierten Prozessen 8 oder Teilsystemen 2 zur Verfügung gestellt werden.
Wird während der Fahrt der Wischer-Schalter 29 betätigt, so gibt der dortige Signalgeber 11 ein Signal an die Zentral- Steuereinheit 3, dass die Rechenleistung für den Scheibenwischer/Intervallwischer' 22 erhöht werden muss. Als Signalgeber 11 kann hier auch ein Regensensor dienen. Der Prioritätenmanager 7 erkennt diese Anforderung und verändert dann die Priorität, falls noch genügend Rechenleitung dafür momen- tan vorhanden ist. Wenn nicht, so muss möglicherweise ein weniger wichtiger Prozess 8 in seiner Priorität reduziert werden, damit die höher priorisierte Anforderung erfüllt werden kann.
Wenn das Fahrtlicht während der Fahrt ausgeschaltet ist, so wird auch üblicherweise keine Innenbeleuchtung 23 benötigt. Somit kann die Priorität für die Innenbeleuchtung 23 reduziert werden. Wenn das Fahrtlicht hingegen eingeschaltet ist oder ein Helligkeitssensor als Signalgeber 11 erkennt, dass es dunkel ist, so wird die Priorität für die Innenbeleuchtung 23 erhöht, damit bei Benutzerwunsch das Innenlicht oder Teile der Innenbeleuchtung 23 eingeschaltet werden können. Auf diese Weise wird den in dem aktuellen Betriebszustand benötigten Teilsystemen 2 oder den momentan aktiven, technischen Prozessen 8 mehr Rechenleistung durch die höhere Prio- rität zur Verfügung gestellt. Den nicht oder nur teilweise benötigten Prozessen 8 oder Teilsystemen 2 wird dagegen weniger oder keine Rechenleistung zur Verfügung gestellt. Somit können alle mit der Zentralsteuereinheit 3 vernetzten Teilsysteme 2 und deren technische Prozesse 8 entsprechend dem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs mit einer dynamischen, hierarchischen Rangstufe (Priorität) gesteuert werden.
Die Rechenleistung der Zentralsteuereinheit 3 wird dabei abhängig von den gerade ablaufenden oder in Kürze startenden technischen Prozessen 8 auf das Steuern dieser Prozesse 8 aufgeteilt, während für die zumindest teilweise ruhenden technischen Prozesse 8 keine oder nur wenige Rechenleistung bereit gestellt wird.
Die Prioritäten können entsprechend einer fest vorgegebenen Referenzliste für jeden technischen Prozess 8 und abhängig vom Betriebszustand eingestellt werden. Die Prioritäten können aber auch abhängig vom jeweiligen Betriebszustand variabel verändert werden. Dadurch können einfachere Rechensysteme (Mikroprozessoren) verwendet werden und dennoch steht eine leistungsfähige Zentralsteuereinheit 3 zur Verfügung. Es können eine optimierte Anzahl von Steuerungsprozessen 8 quasi zeitgleich ablaufen, wobei jedem technischen Prozess 8 eine ausreichende Rechenleistung zur Verfügung gestellt wird.
Bei der Prioritätsvergabe können die technischen Prozesse 8 dynamisch entsprechend der Prioritäten zugeordnet werden. Dabei wird die Systemauslastung (Rechenzeit) und der gesamte Betriebszustand des Gesamtsystems 1 oder einzelner Teilsyste- me 2 berücksichtigt. Die Verbindung technischer Prozess 8 - zugehörige Priorität wird bei der Konfiguration des Gesamtsystems 1 nach der Fertigung des Gesamtsystems 1 festgelegt. Die Zuordnung kann jedoch variabel sein und sich ährend des Betriebs des Fahrzeugs nach entsprechend vorgegebenen Musterfällen ändern.
Somit kann das Gesamtsystem 1 zeitgerecht entsprechend den Systemanforderungen gesteuert werden, ohne dass dabei der Hardware-Aufwand erhöht wird und Leerlaufphasen des Gesamtsystems 1 (bzgl. der Rechenleistung) vermieden werden. Die Rechenleistung wird dabei nur auf die in dem jeweiligen Be- triebszustand tatsächlich benötigten Prozesse 8 aufgeteilt, Leistungsspitzen der Rechenleistung werden erniedrigt und im Mittel wird die Rechenleistung optimal an die gesamten Erfordernisse angepasst.
In den Schnittstellen zu den Teilsystemen 2 oder den einzelnen Prozessen 8 sind jeweils Prioritätsinterfaces (Prioritätsmanager 7) angeordnet, die anhand der Zustandsmeldungen der Signalgeber 11 den jeweiligen und den folgenden Betriebszustand erkennen und abhängig davon die Prioritäten für die Teilsysteme 2 oder die technischen Prozesse 8 einstellen. Abhängig davon werden dann die Rechenleistungen für die Prozesse 8 bereitgestellt und die einzelnen Teilsysteme 2 entsprechend gesteuert.
Durch die Prioritäten wird der zeitliche Rahmen für das Abarbeiten (wann und wie lange) sowie eine Rangstufe des Prozesses 8 (Anteil an der gesamten Rechenleistung) innerhalb der insgesamt zu steuernden Prozesse 8 festgelegt. Durch die Prioritäten wird das Steuern der technischen Prozesse 8 zu be- stimmten Zeiten (Startzeitpunkt des Steuerns) , mit bestimmter Bearbeitungsdauer und/oder unterschiedlichem Bearbeitungsum- fang bestimmt.
Der Anteil der Rechenleistung kann auch zusätzlich noch davon abhängen, wie stark die Zentralsteuereinheit 3 gerade zum
Steuern von technischen Prozessen 8 ausgelastet ist. Es muss jedoch immer soviel Rechenleistung für einen technischen Pro- zess 8 zur Verfügung gestellt werden/ dass keine oder nur^-'gϊe- ringe Sicherheitseinschränkungen oder Komforteinschränkungen damit verbunden sind.
Die Vorrichtung und das Verfahren zum Steuern eines oder mehrerer Teilsysteme 2 eines technischen Gesamtsystems 1 kann nicht nur bei einem Kraftfahrzeug als Gesamtsystem 1 verwendet werden, sondern bei allen Gesamtsystemen, bei denen mehrere technische Prozesse 8 und/oder mehrere Teilsysteme 2 von einer gemeinsamen Zentralsteuereinheit 3 gesteuert werden.

Claims

•Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Steuern eines oder mehrerer Teilsysteme
(2) eines technischen Gesamtsystems (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung zumindest eine Zentralsteuereinheit (3) aufweist, mit der technische Prozesse (8) der Teilsysteme (2) gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralsteuereinheit (3) eine Prioritätsvergabeeinheit (7) aufweist, die für die einzelnen Prozesse (8) derart dynamisch Prioritäten vergibt, dass nur die momentan benötigten Prozesse (8) abhängig vom momentanen Zustand des Gesamtsystems (1) gesteuert werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralsteuereinheit (3) die technischen Prozesse (8) jeweils über ein Prioritätsinterface (6, 7) steuert, wodurch jedem Prozess (8) dynamisch ein Priorität zugeordnet wird.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass im Gesamtsystem (1) mehrere Signalgeber (11) angeordnet sind, die jeweils einem oder mehreren technischen Prozessen (8) zugeordnet sind und die Zustandssignale als Eingangsgrößen für die Zentralsteuereinheit
(3) liefern, wobei die Zustandssignale den Zustand der ein- zelnen technischen Prozesse (8) und damit des Gesamtsystems
(1) wiedergeben.
4. Verfahren zum Steuern eines oder mehrerer Teilsysteme (2) eines technischen Gesamtsystems (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem technische Prozesse (8) innerhalb des Gesamtsystems (1) derart gesteuert werden, dass den einzelnen Prozessen (8) dynamisch Prioritäten zugeordnet werden, die abhängig sind vom momentanen Betriebszustand des Gesamtsystems (1) oder der einzelnen Teilsysteme (2) und/oder der mo- mentan zur Verfügung stehenden Rechenleistung einer Zentralsteuereinheit (3).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet;, dass durch die Prioritäten ein zeitlicher Rahmen für die Abarbeitung und eine Rangstufe des technischen Prozesses (8) innerhalb der insgesamt zu steuernden Prozesse (8) festgelegt wer- den.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit Verändern der Priorität ein vollständiges oder teilweises Abarbeiten einer Ansteuerung eines technischen Prozesses (8) oder ein vollständiger Stopp oder eine Unterbrechung der Steuerung verbunden ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralsteuereinheit (3) die Prioritä- ten abhängig von dem Zustand des Gesamtsystems (1) und von der Auslastung der Zentralsteuereinheit (3) beim Steuern der Prozesse (8) vergibt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass durch die Prioritäten das Steuern der technischen Prozesse (8) zu unterschiedlichen Zeitdauern, mit unterschiedlicher Bearbeitungsdauer und/oder unterschiedlichem Bearbeitungsu fang bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prioritäten entsprechend einer vorgegebenen Liste eingestellt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Prioritäten variabel und abhängig vom Betriebszustand des Gesamtsystems (1) eingestellt werden.
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