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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung
für eine Überwachung eines Sensors, insbesondere
eines Kraftfahrzeugsensors, ein Verfahren zum Überwachen
eines Sensors, sowie einen Sensor mit einer Überwachungseinrichtung.
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Stand der Technik
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Z.
B. bei Fahrzeugen mit elektronischen Motorfüllungssteuerungssystemen
(EGAS) sollte ein 3-Ebenen-Konzept in Motorsteuergeräte
implementiert sein. Der Kerngedanke des 3-Ebenen-Konzepts besteht
in einer gegenseitigen Überwachung zwischen einem Funktionsrechner
und einem separaten Überwachungsmodul (Watchdog). Der Funktionsrechner
und das Überwachungsmodul kommunizieren über eine
Frage-/Antwort-Kommunikation miteinander und besitzen getrennte
Abschaltpfade, über welche entsprechende Leistungsendstufen
bei Fehlerfällen abgeschaltet werden können und
somit die Sicherheit des Fahrzeugs gewährleisten können.
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Eine
erste Ebene (Ebene 1) bezeichnet eine eigentliche Funktionssoftware,
die zum Motorbetrieb notwendig ist. Die erste Ebene wird auf dem
Funktionsrechner ausgeführt. In einer zweiten Ebene (Ebene
2), deren Funktionen ebenfalls auf dem Funktionsrechner ausgeführt
werden, wird anhand eines gegenüber der Funktionssoftware
vereinfachten Motormodells, ein zulässiger Wert, z. B.
ein zulässiges Moment, mit einem Motor-Istwert, z. B. einem
Motor-Istmoment verglichen. Diese Ebene wird in einem durch eine
dritte Ebene (Ebene 3) abgesicherten Hardwarebereich durchgeführt.
Bestandteil der dritten Ebene ist zum Beispiel ein Befehlstest,
eine Programmablaufkontrolle, ein A/D-Wandler-Test sowie zyklische
und vollständige Speichertests.
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Bei
aktuellen elektronischen Motorfüllungssteuerungssystemen
befindet sich die gesamte Funktions- und Überwachungssoftware
in einem Steuergerät. Diese sind z. B. aus der
DE 44 38 714 A1 bekannt.
Das 3-Ebenen-Konzept ist, im Vergleich zu einem 2-Rechner-Konzept,
welches oft für ABS/ESP-Systeme verwendet wird, kostengünstiger.
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Aus
der
DE 103 31 872
A1 ein Verfahren zum Überwachen eines Systems
mit vernetzten Steuergeräten bekannt, wobei die Steuergeräte
jeweils wenigstens ein Rechnerelement aufweisen und jeweils überwachungsrelevante
Steuerungs- sowie Überwachungsvorgänge durchführen.
Die Steuergeräte kommunizieren über ein Bussystem
miteinander. Ferner offenbart diese Schrift ein Verfahren, bei dem eine
Kommunikationskomponente eines Steuergeräte-übergreifenden
Softwarerahmens Fehlerreaktionsanforderungen und Funktionsgrößen
anderer Steuergeräte über das Bussystem einließt,
den Modulen und Komponenten des Softwarerahmens zur Verfügung
stellt und über das Bussystem an andere Steuergeräte
wieder abgibt. Jedoch erfordert diese Verteilung der Steuerkomponenten
auf die Steuergeräte einen hohen Aufwand, sodass lediglich
eine langsame Reaktionszeit auf einen erkannten fehlerhaften Betrieb
möglich ist.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte, insbesondere
eine kostengünstigere und zugleich schnelle Möglichkeit
für eine zuverlässige Ausgabe eines Fehlerreaktionssignals bei
einem erkannten aufgetretenen fehlerhaften Betrieb eines Sensors
zu schaffen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch eine Überwachungseinrichtung
zum Überwachen eines Sensors, mit den Merkmalen des Anspruchs
1, einen Sensor, insbesondere einen Kraftfahrzeugsensor, mit den
Merkmalen des Anspruchs 8, sowie durch ein Verfahren zum Überwachen
eines Sensors mit den Schritten des Anspruchs 9 gelöst.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen Patentansprüchen.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Überwachungseinrichtung
zum Überwachen eines Sensors, wobei die Überwachungseinrichtung
folgende Merkmale aufweist: ein erstes und ein zweites Sensorüberwachungsmodul
für eine Überwachung eines Betriebs des Sensors
auf Fehler, sowie ein drittes Sensorüberwachungsmodul für
eine Überwachung eines Betriebs des zweiten Sensorüberwachungsmoduls.
Ferner umfasst die Überwachungseinrichtung eine erste Datenverarbeitungseinheit,
welche das erste Sensorüberwachungsmodul aufweist und mit
dem Sensor koppel- bzw. verbindbar ist, und eine zweite Datenverarbeitungseinheit,
die mit der ersten Datenverarbeitungseinheit gekoppelt bzw. verbunden
ist, wobei die zweite Datenverarbeitungseinheit derart ausgebildet
ist, dass bei einem erkannten fehlerhaften Betrieb des Sensors ein
Fehlerreaktionssignal ausgebbar ist.
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In
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung
ist die zweite Datenverarbeitungseinheit leistungsfähiger
als die erste Datenverarbeitungseinheit ausgelegt. Ferner ist in Ausführungsformen
der Erfindung die erste und/oder die zweite Datenverarbeitungseinheit über
einen Signalbus mit dem Sensor gekoppelt ist.
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Das
zweite Sensorüberwachungsmodul ist bevorzugt als ein redundantes
Sensorüberwachungsmodul ausgelegt, welches über
ein zusätzliches Vorhandensein von identischen, funktional
gleichen oder vergleichbaren Ressourcen eine korrekte Überwachung
des Sensors sicherstellt. In Ausführungsformen der Erfindung
können hierbei die Sensorüberwachungsmodule räumlich
voneinander getrennt sein, wodurch ein Risiko minimiert wird, dass sie
einer gemeinsamen Störung unterliegen. Ferner können
die Sensorüberwachungsmodule unterschiedlich ausgelegt/aufgebaut
sein, um zu vermeiden, dass ein systematischer Fehler die redundanten Sensorüberwachungsmodule
ausfallen lässt. Dies kann in Ausführungsformen
der Erfindung auch auf das dritte Sensorüberwachungsmodul
angewendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass derzeit immer
mehr busfähige Sensoren mit entsprechenden Schnittstellen
eingesetzt werden und zugleich auch ein Konzept der „verteilten" Überwachungskomponenten
immer stärker implementiert wird. Erfindungsgemäß wird
dabei ausgenutzt, dass oftmals einzelne Überwachungs- oder
allgemeiner Datenverarbeitungskomponenten in diesem System eingesetzt
werden, die bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit
(wie z. B. einer Verarbeitungsgeschwindigkeit und/oder einer Speicherkapazität)
sehr groß dimensioniert sind und daher eine gewisse numerische
Reserve in einem solchen Überwachungssystem für
einen Sensor bereitstellen. Solche leistungsstarken Recheneinheiten
werden dann bevorzugt als erfindungsgemäße zweite
Datenverarbeitungseinheit eingesetzt, die aus einem erkannten fehlerhaften
Betrieb des Sensors das Fehlerreaktionssignal ermitteln und ausgeben
kann.
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Meist
ist zur Bereitstellung und bevorzugt auch zur Ausgabe eines solchen
Signals noch eine Aufbereitung derart erforderlich, dass eine regelungstechische
Charakteristik bei der Ausgabe des Fehlerreaktiosnsignals beachtet
wird, die einen gewissen numerischen Berechnungsaufwand erfordert. Das
Fehlerreaktionssignal kann dabei ein Signal zum Schließen
eines Tanks oder zum Abschalten eines Motors sein, sodass beim Einsatz
von Rechnerkomponenten mit einer hohen Leistungsfähigkeit
ein sehr schnelles Ausgeben des entsprechenden korrekten Fehler reaktionssignals
möglich ist. Würde dagegen nur eine Rechnerkomponente
verwendet, die eine durchschnittlich hohe Leistungsfähigkeit
aufweist, könnte das Fehlerreaktionssignal nicht mit der
für manche Applikationen erforderlichen Geschwindigkeit
bereitgestellt werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können
das zweite und dritte Sensorüberwachungsmodul zusammen
in der ersten oder in der zweiten Datenverarbeitungseinheit angeordnet
sein. Dies bietet den Vorteil, dass das dritte Sensorüberwachungsmodul
immer im gleichen Datenverarbeitungsbaustein läuft und
somit auch das zweite Sensorüberwachungsmodul unmittelbar überwachen
kann, sodass sichergestellt ist, dass das zweite Sensorüberwachungsmodul
eine hohe Betriebszuverlässigkeit aufweist. Insbesondere
kann somit sichergestellt werden, dass auch bei einer „verteilten" Überwachungsmodul-Architektur
das zweite Sensorüberwachungsmodul immer korrekt durch
das dritte Überwachungsmodul überwacht wird.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung sind das zweite und
das dritte Sensorüberwachungsmodul in der zweiten Datenverarbeitungseinheit
angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass das zweite und dritte
Sensorüberwachungsmodul in jedem Fall auf der leistungsfähigeren
Rechnerkomponente ausgeführt werden, sodass eine effiziente
und schnelle Überwachung des Sensors sichergestellt ist.
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Ferner
gibt es Ausführungsformen, bei welchen die zweite Datenverarbeitungseinheit über
eine einzelne Datenleitung mit der ersten Datenverarbeitungseinheit
gekoppelt ist. Dies bietet den Vorteil, dass eine Fehleranforderung,
die beispielsweise vom ersten oder zweiten Sensorüberwachungsmodul
bei fehlerhaftem Betrieb des Sensors ausgegeben wird, nicht über
die Busleitung an die zweite Datenverarbeitungseinheit übertragen
wird, sondern über die bevorzugt direkte einzelne Datenleitung übertragen werden
kann. Dies bietet eine wesentlich schnellere Übertragungsmöglichkeit,
da ein Zeitversatz durch eine Codierung eines Fehleranforderungssignals
für die Busübertragung und eine Zuweisung eines
entsprechenden Zeitschlitzes bzw. -fensters für die Busübertragung
entfallen kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
kann die zweite Datenverarbeitungseinheit mittels eines Signalbusses
mit dem Sensor gekoppelt sein. Dies bietet den Vorteil, dass auch
die zweite Datenverarbeitungseinheit unmittelbar den Zustand des
Sensors (über den Signalbus) auslesen kann, sodass ein
Zeitverzug beim Übertragen der ausgelesenen Daten nicht
zu befürchten ist.
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Speziell
kann auch die zweite Datenverarbeitungseinheit ausgebildet sein,
um das Fehlerreaktionssignal ansprechend auf einen vom zweiten Sensorüberwachungsmodul
erkannten fehlerhaften Betrieb des Sensors auszugeben. Dies bietet
den Vorteil, dass das ausgegebene Fehlerreaktionssignal auf einem
durch das zweite Sensorüberwachungsmodul erkannten fehlerhaften
Betrieb des Sensors basiert. Nachdem die Funktion des zweiten Sensorüberwachungsmoduls
durch die Überwachung mittels des dritten Sensorüberwachungsmoduls
abgesichert ist, kann entsprechend dieser Ausführungsform
ein hochgradig zuverlässiges Fehlerreaktionssignal ausgegeben
werden.
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Auch
kann das dritte Sensorüberwachungsmodul ausgebildet sein,
um eine Überwachung der Hardware oder eine Überwachung
eines Programmablaufs eines Programms der Datenverarbeitungseinheit
durchzuführen, in welchem das zweite Sensorüberwachungsmodul
angeordnet ist. Dies bietet eine besonders günstige Möglichkeit,
die korrekte Funktion des zweiten Sensorüberwachungsmoduls mit
sehr geringem Aufwand und/oder geringer Komplexität zu
realisieren, d. h. auf einem niedrigem schaltungs- und/oder programmtechnischen
Niveau sicherzustellen, und damit evtl. auftretende Fehler sicher
zu erkennen.
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Erfindungsgemäß ist
ein Verfahren zum Überwachen eines Sensors vorgesehen,
welcher mit einer ersten Datenverarbeitungseinheit gekoppelt ist, wobei
das Verfahren folgende Schritte umfasst: Überwachen eines
Betriebs des Sensors auf Fehler mit der ersten Datenverarbeitungseinheit,
redundantes Überwachen des Betriebs des Sensors auf Fehler, Überwachen
des Ausführens des Schritts des redundanten Überwachens
auf Fehler, und Ausgeben eines Fehlerreaktionssig nals durch eine
zweite Datenverarbeitungseinheit, wenn ein fehlerhafter Betrieb
des Sensors erkannt wird.
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In
bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die zweite
Datenverarbeitungseinheit hierbei wiederum leistungsfähiger
als die erste Datenverarbeitungseinheit ausgebildet. Ferner ist
es bevorzugt, dass der Sensor über einen Signalbus mit
der ersten Datenverarbeitungseinheit gekoppelt ist.
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Auch
kann ein Computerprogramm zur Ausführung des vorstehend
genannten Verfahrens vorgesehen sein, wenn das Computerprogramm
auf einem Datenverarbeitungssystem ausgeführt wird. Hierdurch
kann die Erfindung nicht nur als Ein- bzw. Vorrichtung, sondern
auch als verfahrenstechnische Umsetzung der erfindungsgemäßen
Idee implementiert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
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1 bis 4 jeweils
ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung, und
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5 ein
Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung als Verfahren.
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Gleiche
oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden
Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen
sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung
sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination.
Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln
betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen
Kombinationen zusammengefasst werden können.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt
ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung. Hierbei ist in 1 eine Überwachungseinrichtung 10 dargestellt,
die einen Sensor 12 aufweist, der über einen Signalbus 14 mit
einer ersten Datenverarbeitungseinheit 16 gekoppelt bzw.
verbunden ist. In der ersten Datenverarbeitungseinheit 16 ist
ein erstes Sensorüberwachungsmodul 18 angeordnet,
das einen Betrieb des Sensors 12 auf Fehlerfreiheit überwacht. Diesem
ersten Sensorüberwachungsmodul 18 entspricht dabei
ein Ebene-1-Modul einer herkömmlichen Sensorüberwachung.
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Weiterhin
ist in der ersten Datenverarbeitungseinheit 16 ein zweites
Sensorüberwachungsmodul 20 angeordnet, das einem
Ebene-2-Modul der herkömmlichen Sensorüberwachung
entspricht. Dieses zweite Sensorüberwachungsmodul 20 kann
dabei auch auf Daten des Sensors 12 zurückgreifen,
die über den Signalbus 14 zur ersten Datenverarbeitungseinheit 16 übermittelt
werden. Zugleich überwacht auch das zweite Sensorüberwachungsmodul 20 den
Sensor 12 auf fehlerfreien Betrieb und kann, bei der Detektion
eines Fehlerfalls im Sensor 12 eine entsprechende Fehleranforderung über
ein Fehleranforderungssignal 22 an eine zweite Datenverarbeitungseinheit 24 übermitteln.
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Die
zweite Datenverarbeitungseinheit 24 entspricht dabei einem
Rechnerelement, das eine größere numerische Leistungsfähigkeit
als die erste Datenverarbeitungseinheit 16 aufweist. Beispielsweise
ist die zweite Datenverarbeitungseinheit 24 ein zentraler
Bordrechner eines Kraftfahrzeugs, wenn die Überwachungseinrichtung 10 zur Überwachung von
Kraftfahrzeugsensoren (wie dem Sensor 12) verwendet werden
soll. In dieser zweiten Datenverarbeitungseinheit 24 wird
dann das Fehleranforderungssignal 22 in ein entsprechendes
Fehlerreaktionssignal 26 umgesetzt, welches ausgegeben
werden kann. Hierbei können z. B. noch geeignete Regelcharakteristiken
berücksichtigt werden, deren Beachtung einen höheren
numerischen Aufwand erfordern.
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Auch
kann die zweite Datenverarbeitungseinheit 24 mit der ersten
Datenverarbeitungseinheit 16 über den gleichen
Signalbus 14 oder einen zweiten Signalbus 28 gekoppelt
bzw. verbunden sein, um eine Datenübertragung über
einen zentralen Datenbus sicherzustellen. Um allerdings eine möglichst schnelle
Reaktion für einen erkannten Fehlerfall im Sensor 12 sicherzustellen,
bietet es sich an, das Fehleranforderungssignal 22 nicht über
den Signalbus 14, sondern über die separate Fehleranforderungssignal-Leitung 22 zu
führen, damit eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit
durch ein Entfallen einer Buscodierung für das entsprechende
Signal möglich wird.
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Damit
ein robuster Betrieb und eine zuverlässige Fehlersignalanforderung
erfolgt, wird gemäß dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel der Erfindung der Betrieb des zweiten
Sensorüberwachurtgsmoduls 20 von einem dritten
Sensorüberwachungsmodul 30 überwacht.
Dieses dritte Sensorüberwachungsmodul 30 kann
dabei im Wesentlichen eine Überwachung einer korrekten
Funktion der ersten Datenverarbeitungseinheit 16 sicherstellen, günstigerweise
auf einer niedrigen schaltungstechnischen Stufe wie einem Hardwaretest,
einem zyklischen RAM/ROM-Test, einer Befehlsablaufkontrolle oder
einem Befehlssatztest. Hierdurch ist sichergestellt, dass das in
die erste Datenverarbeitungseinheit 16 implementierte zweite
Sensorüberwachungsmodul 20 mit höchster
Wahrscheinlichkeit korrekt arbeitet. Das dritte Sensorüberwachungsmodul 30 stellt
in diesem Zusammenhang sicher, dass das von dem zweiten Sensorüberwachungsmodul 20 gelieferte
Fehleranforderungssignal 22 mit der geforderten hohen Sicherheit
bei einem erkannten fehlerhaften Betrieb des Sensors 12 korrekt
ausgegeben wird.
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In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
als Blockschaltbild dargestellt. Gegenüber dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel sind jedoch das zweite und dritte Sensorüberwachungsmodul 20 bzw. 30 nicht
in der ersten Datenverarbeitungseinheit 16 angeordnet, sondern
in der zweiten Datenverarbeitungseinheit 24. Das zweite
Sensorüberwachungsmodul 20 erhält die
relevanten Sensordaten vom Sensor 12 wieder über
den Signalbus 14, der nunmehr auch direkt zur zweiten Datenverarbeitungseinheit 24 geführt
ist. Eine solche Anordnung des zweiten und dritten Sensorüberwachungsmoduls 20 bzw. 30 bietet
den Vorteil, dass eine erste Datenverarbeitungseinheit 16 verwendet
werden kann, die nicht so leistungsfähig ist, wie die erste
Datenverarbeitungseinheit 16 im ersten Ausführungsbeispiel.
Vielmehr kann die hohe Leistungsfähigkeit der zweiten Datenverarbeitungseinheit 24 verwendet
werden, um auch das redundante zweite Sensorüberwachungsmodul 20 sowie das
dritte Sensorüberwachungsmoduls 30 zu realisieren,
wodurch sich eine hardwaretechnisch einfache Implementationsmöglichkeit
auf Grund der meist bereits vorhandenen numerischen Reserve in der zweiten
Danteverarbeitungseinheit 24 ergibt.
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Die
Ebene-2-Überwachungsmodule für vernetzte Sensoren
können dabei in jedem Steuergerät untergebracht
werden, welches z. B. über einen Kommunikationsbus mit
den entsprechenden Sensoren gekoppelt bzw. verbunden ist. Z. B.
in den 1 und 2 kann das zweite Sensorüberwachungsmodul 20 entweder
in der ersten Datenverarbeitungseinheit 16 (z. B. einer
ECU_A; ECU = z. B. Engine Control Unit) oder in der zweiten Datenverarbeitungseinheit 24 (z.
B. einer ECU_B) eingebunden sein. Dies setzt aber voraus, dass busfähige
Sensoren eingesetzt werden, wie zum Beispiel Wasserstoffkonzentrationssensoren
mit CAN-Schnittstellen oder Winkelpositionssensoren mit SPI-Schnittstellen in
Kraftfahrzeugen.
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Die
Fehlerreaktionssignale, die von den zweiten Sensorüberwachungsmodulen 20 in
den beiden Ausführungsbeispielen veranlasst wurden, können
direkt durch das Steuergerät bzw. die zweite Datenverarbeitungseinheit 24 ausgeführt
werden, in welchem das zweite Sensorüberwachungsmodul 20 lokatiert
ist. In 1 kann die Fehleranforderung
von dem zweiten Sensorüberwachungsmodul 20 in
der ersten Datenverarbeitungseinheit 16 (z. B. dem ECU_A)
ausgeführt werden, wogegen diese Fehleranforderung, in
der Form eines Fehlerreaktionssignals, gemäß dem
in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in
der zweiten Datenverarbeitungseinheit 24 (z. B. dem ECU_B)
ausgeführt wird.
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Die
Fehlerreaktionen können aber auch über einen Bus
an andere Steuergeräte weitergeleitet werden, wo die Fehlerreaktionen
dann ausgeführt werden. In 1 kann das
zweite Sensorüberwachungsmodul 20 in der ersten
Datenverarbeitungseinheit 16 die Anforderung für
die Fehlerreaktion über den zweiten Signalbus 28 an
die zweite Datenverarbeitungseinheit 24 senden, in der
die gewünschte Fehlerreaktion ausgeführt wird.
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Die
Fehleranforderungen sollen auch über diskrete Leitungen
weitergeleitet werden können. In 1 kann die
Fehlerreaktionsanforderung in Form eines diskreten Signals über
die Leitung 22 von der ersten Datenverarbeitungseinheit 16 an
die zweite Datenverarbeitungseinheit 24 geschickt werden. Zum
Beispiel kann ein „HIGH"-Pegel auf der diskreten Leitung 22 auf
einen normalen Betrieb hindeuten, wogegen ein „LOW"-Pegel
auf einen fehlerhaften Zustand des Sensors 12 hindeutet.
Alternativ kann auch ein PWM-Signal mit festen Frequenzen auf einen normalen
Zustand des Sensors hindeuten, wogegen ein Pegel-Signal (also Frequenz
= 0 Hz) auf einen fehlerhaften Zustand des Sensors hihdeutet.
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Das
empfangende Steuergerät, in diesem Fall die zweite Datenverarbeitungseinheit 24,
evaluiert den Zustand auf der diskreten Leitung 22 und führt
entsprechend die Fehlerreaktion aus. Die zugehörigen dritten
Sensorüberwachungsmodule 30 für die entsprechenden
zweiten Sensorüberwachungsmodule 20 sollen auf
dem gleichen Steuergerät laufen, wie die zugehörigen
zweiten Sensorüberwachungsmodule 20, die sie überwachen
sollen. Zu den Funktionen der dritten Sensorüberwachungsmodule 30 gehören
dabei z. B. (jedoch nicht abschließend) zyklische RAM/ROM-Tests,
Programmablaufkontrolle und/oder Befehlssatztests.
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3 stellt
ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung in einem Brennstoffzellenfahrzeug dar. Die Struktur der Überwachungseinrichtung
entspricht dabei der in 2 dargestellten Struktur. Ein
H2-Konzentrationssensor 12 sendet
via den CAN-Bus 14 die aktuelle H2-Konzentration
an die beiden Steuergeräte 16 bzw. 24. Das
erste Steuergerät 16 (d. h. eine Tank-Kontrolleinheit)
liest die H2-Konzentration ein und steuert
Tankventile. Das zweite Sensorüberwachungsmodul 20, d.
h. eine redundante H2-Konzentrationsüberwachung,
läuft jedoch nicht im ersten Steuergerät, d. h. der Tankkontrolleinheit 16,
sondern im zweiten Steuergerät 24, d. h. der Fahrzeug-Kontrolleinheit.
Das zweite Sensorüberwachungsmodul 20 kann die Tankventile
oder sogar das Hauptrelais bei einem Fehler abschalten.
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In 4 ist
ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung dargestellt, das einer Struktur gemäß der 1 entspricht.
Hierbei ist eine beispielhafte Konfiguration in einem Elektro-Fahrzeug
gezeigt. Eine Fahrzeug-Kontrolleinheit 16 überwacht
eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs, indem ein von einem Beschleunigungssensor
ausgegebenes Beschleunigungssignal über einen SPI-Bus 14 eingelesen
wird. Falls die Beschleunigung zu groß bzw. größer
als ein vom Fahrer und/oder anderen Systemen (wie z. B. ESP) gewünschten
Wert ist, wird eine Anforderung zum Abschalten eines Elektromotors
des Fahrzeugs über eine diskrete Leitung 22 an
eine Elektromotor-Kontrolleinheit 24 gesendet, beispielsweise
dadurch, dass eine Pegeländerung von „HIGH" auf „LOW"
getriggert wird. „HIGH" bedeutet z. B. fehlerfrei und „LOW"
bedeutet dann, dass der Elektromotor abgeschaltet werden sollte.
Die Elektromotor-Kontrolleinheit 24 reagiert auf die Anforderung
und schaltet den Elektromotor sofort (evtl. unter Beachtung einer
etwaigen Regelcharakteristik für den entsprechenden Motor) über
das Fehlerreaktionssignal 26 ab.
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5 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung als Verfahren 50. Hierbei erfolgt in einem ersten
Schritt 52 ein Überwachen eines Betriebs des Sensors 12 auf
Fehler mit der ersten Datenverarbeitungseinheit 16. Parallel
dazu oder, wie in 5 dargestellt, nachfolgend erfolgt
ein redundantes Überwachen des Betriebs des Sensors 12 auf
Fehler in einem zweiten Schritt 54. Das fehlerfreie Ausführen
des zweiten Schritts, d. h. des Schritts des redundanten Überwachens,
wird in einem dritten Schritt 56 überwacht. Schließlich
erfolgt in einem vierten Schritt 58 ein Ausgeben eines
Fehlerreaktionssignals 26 durch eine zweite Datenverarbeitungseinheit 24,
die bevorzugt leistungsfähiger als die erste Datenverarbeitungseinheit 16 und
mit dieser gekoppelt bzw. verbunden ist, wenn ein fehlerhafter Betrieb
des Sensors erkannt wird.
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Durch
die vorstehend beschriebene Erfindung soll ein Ansatz vorgestellt
werden, mit welchem eine verteilte Komponentenüberwachung
und Funktionsüberwachung in Systemen mit vernetzten Sensoren
möglich ist. Außerdem soll es möglich
sein, Fehlerreaktionsanforderungen nicht über einen Signalbus,
sondern über diskrete Leitungen an andere Steuergeräte
weiterzuleiten.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist, dass die Überwachungsmodule,
insbesondere die zweiten und dritten Sensorüberwachungsmodule
in jedem Steuergerät lokatiert werden können,
welches durch den Signalbus mit den überwachten Sensoren
gekoppelt ist. Zum Beispiel kann eine bestimmte Überwachung
in einem Steuergerät mit Rechenleistungsreserven ablaufen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Anforderung
für Fehlerreaktionen über diskrete Leitungen schneller
weitergeleitet werden können. Insbesondere bei Elektro-Fahrzeugen,
bei denen sehr kurze Fehlerreaktionszeiten gefordert werden, ist
dieser Ansatz von großem Vorteil.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4438714
A1 [0004]
- - DE 10331872 A1 [0005]