DE102005037723B4

DE102005037723B4 - Steuerungseinheit für Verbundbetrieb

Info

Publication number: DE102005037723B4
Application number: DE102005037723.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Matthies
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2025-08-11
Also published as: DE102005037723A1

Abstract

Steuerungseinheit für den Betrieb innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes aus mehreren Steuerungseinheiten, wobei die Steuerungseinheit Daten empfängt und mindestens zwei Recheneinheiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheiten in der Steuerungseinheit parallel geschaltet und so ausgebildet sind, dass die Recheneinheiten selbständig Daten über das Kommunikationsnetzwerk empfangen und eine der parallel geschalteten Recheneinheiten in der Steuerungseinheit die in den anderen Recheneinheiten der Steuerungseinheit erzeugten Daten sammelt und dann in das Kommunikationsnetzwerk sendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinheit für den Betrieb innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes aus mehreren Steuerungseinheiten, wobei die Steuerungseinheit Daten empfängt und mindestens zwei Recheneinheiten aufweist.
Aus der EP 1 315 337 A2 ist ein CAN-Bus-Controller bekannt, mit dem mehrere Einrichtungen zur Datenverarbeitung über einen Multiplexer an einen CAN-Bus angeschlossen werden können. Die DE 103 29 707 A1 beschreibt ein Datenbussystem mit einer Mehrzahl von an eine Busleitung angeschlossenen Busteilnehmern. In der DE 10 2005 635 611 A1 ist eine Busschnittstelle für einen CAN-Bus beschrieben, bei dem zwei Sende- und Empfangseinheiten jeweils Daten senden und empfangen können.
Steuerungseinheiten, etwa Steuergeräte, mit mehreren Recheneinheiten und die zugehörigen Probleme bei der möglichst schnellen und gleichzeitigen Datenverarbeitung sind bekannt. So offenbart die DE 103 43 057 A1 ein Verfahren und ein Rechnersystem zum Betrieb mehrerer Steuergeräte, bei dem eine Vielzahl von Sensorsignalen von einfachen Steuergeräten für die Bearbeitung gleicher Computerprogramme genutzt werden kann, wobei die Steuergeräte für sich jeweils nur wenige Signaleingänge besitzen. Hierzu wird die Gesamtheit der Sensorsignale auf alle Steuergeräte aufgeteilt. Die Steuergeräte tauschen dann die jeweils unterschiedlichen Signale untereinander aus, wobei eine Synchronisierung der Bearbeitung gleicher Computerprogramme in den unterschiedlichen Steuergeräten erfolgt.
Die Synchronisierung ist erforderlich, um Übertragungs- und Austauschzeiten für Daten zwischen den Steuergeräten zu berücksichtigen. Die jeweils aufgrund fehlender Signaleingänge nicht vorhandenen Sensorsignale werden also über den Datenbus zu den Steuergeräten übertragen und es werden dabei in den empfangenden Steuergeräten für die per Datenbus übertragenen Sensorsignale zusätzliche Eingänge emuliert, die tatsächlich nicht vorhanden sind. Hierdurch können komplexe Rechenaufgaben auch von einfach ausgebildeten Steuergeräten ausgeführt werden.
Auch ohne Berücksichtigung der durch den Ersatz fehlender Signaleingänge erforderlichen Rechenoperationen und des dazu erforderlichen Zeitaufwandes ist es hierbei nachteilig, dass eine Recheneinheit – als Teil eines Steuergerätes – das Datenmanagement übernehmen muss. Diese Recheneinheit muss die Daten sammeln, an die anderen Recheneinheiten des Steuergerätes verteilen, und die Kommunikation mit dem CAN-BUS/CAN-Netzwerk übernehmen (CAN = Controller Area Network). Das Datenmanagement kostet jedoch auch einige, wenn auch im Millisekunden-Bereich liegende Zeit, sodass Rechenoperationen insgesamt relativ lang werden können.
Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät bereitzustellen, dass innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes eine sichere und schnelle Verarbeitung von Daten mit einem möglichst geringen Aufwand an Bauteilen (Kosten) und elektrischer Belastung des Kommunikationsnetzwerkes erlaubt. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Hierbei sind die Recheneinheiten in dem Steuergerät parallel geschaltet und so ausgebildet, dass sie selbständig Daten über die Datenleitung/über das Kommunikationsnetzwerk empfangen können. Hierdurch entfällt das üblicherweise beim Empfang von Daten über den CAN-BUS durch eine der Recheneinheiten im Steuergerät erforderliche Sammeln und Verteilen von Daten auf die anderen Recheneinheiten im Steuergerät. Der Datenempfang wird somit beschleunigt. Weiterhin ergibt sich hierdurch eine vorteilhafte Redundanz beim Datenempfang; es kann damit eine gegenseitige Überprüfung der Datenkonsistenz erfolgen.
Gemäß der Erfindung werden die über die Datenleitung zu sendenden und in den verschiedenen Recheneinheiten erzeugten Daten eines Steuergerätes von einer der Recheneinheiten gesammelt und dann gesendet werden. Hierdurch reduziert sich der Bauteilaufwand (Kosten) für das Steuergerät.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass bei Ausfall einer Recheneinheit Funktionen dieser Recheneinheit mindestens teilweise von mindestens einer anderen Recheneinheit übernommen wird. Hierdurch wird die Betriebssicherheit erhöht.
Eine Erhöhung der Funktionssicherheit ergibt sich durch eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass die Recheneinheiten parallel rechnen und die Ergebnisse gegeneinander geprüft/bewertet werden.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Steuergerät in prinzipieller Darstellung
2 ein Steuergerät mit herkömmlicher Schaltung
Die 1 zeigt ein Steuergerät 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Luftfedersystem/Niveauregulierungssystem für ein Kraftfahrzeug. Die Steuerungseinheit (Steuergerät) ist hier gemäß Anspruch 3 so ausgeführt, dass Daten empfangen und gesendet werden können. Das Steuergerät 1 ist hierbei über eine Steckverbindung 2 mit dem CAN-BUS 3 des Fahrzeuges verbunden und beinhaltet eine CAN-Eingangsbeschaltung (Datenumsetzer, Widerstände, Drossel, Kondensatoren etc.), sowie die Recheneinheiten 5, 6, 7 und 8. Die Recheneinheiten sind parallel geschaltet und damit so ausgebildet sind, dass alle Recheneinheiten selbständig Daten über die Datenleitung empfangen. Der Datenempfang ist hierdurch beschleunigt und die Recheneinheiten sind mir geringfügig mit Kommunikationsaufgaben belastet. Insbesondere die Recheneinheit 5 hat im Gegensatz zu der in 2 dargestellten Recheneinheit 11 keine Verteilung von Daten zu den übrigen Recheneinheiten zu leisten und wird deutlich entlastet.
Im Gegensatz dazu zeigt die 2 ein herkömmliches Steuergerät 9 für Niveauregelsysteme gemäß des Standes der Technik, welches ebenfalls über eine Steckverbindung 2 mit dem CAN-BUS 3 verbunden ist. Das Steuergerät 9 beinhaltet ebenfalls eine CAN-Eingangsbeschaltung sowie die Recheneinheiten 11, 12, 13 und 14. Die Recheneinheit 11 übernimmt in diesem Fall daß Datenmanagement, d. h. diese Recheneinheit empfängt Daten, verteilt diese an die anderen Recheneinheiten 12, 13 und 14 der Steuerungseinheit (Steuergerät), sammelt und sendet die Ergebnisdaten von den Recheneinheiten 12, 13 und 14 über den CAN-BUS. Hierdurch kann die Zeit vom Datenempfang bis zum Senden eines Ergebnisses insgesamt relativ lang werden.
Bezugszeichenliste

1: Steuerungseinheit/Steuergerät
2: Steckverbindung
3: CAN-BUS (Datenleitung)
4: Eingangsbeschaltung
5–8: Recheneinheit (Mikrokontroller)
9: Steuergerät
10: Eingangsbeschaltung
11–14: Recheneinheit (Mikrokontroller)

Claims

Steuerungseinheit für den Betrieb innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes aus mehreren Steuerungseinheiten, wobei die Steuerungseinheit Daten empfängt und mindestens zwei Recheneinheiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheiten in der Steuerungseinheit parallel geschaltet und so ausgebildet sind, dass die Recheneinheiten selbständig Daten über das Kommunikationsnetzwerk empfangen und eine der parallel geschalteten Recheneinheiten in der Steuerungseinheit die in den anderen Recheneinheiten der Steuerungseinheit erzeugten Daten sammelt und dann in das Kommunikationsnetzwerk sendet.
Steuerungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall einer Recheneinheit Funktionen dieser Recheneinheit mindestens teilweise von mindestens einer anderen Recheneinheit übernommen wird.
Steuerungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheiten parallel rechnen und die Ergebnisse gegeneinander geprüft/bewertet werden.