DE10223368A1

DE10223368A1 - Verfahren zur Verarbeitung von Zuständen eines Steuergeräts

Info

Publication number: DE10223368A1
Application number: DE10223368A
Authority: DE
Inventors: Martin Hurich; Wolfgang Grimm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-25
Filing date: 2002-05-25
Publication date: 2003-12-04

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bearbeitung von Zuständen eines Steuergeräts und ein Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgestellt. In dem Steuergerät werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren relevante Umgebungsbedingungen eingelesen und anhand dieser Umgebungsbedingungen Systemzustände ermittelt. Diese Zustände werden an eine gemeinsame Schnittstelle (46) weitergegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Zuständen eines Steuergeräts und ein Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Stand der Technik

Steuergeräte werden in Kraftfahrzeugen zur Steuerung unterschiedlicher Funktionseinheiten eingesetzt. Ein Motorsteuergerät wird bspw. zur Steuerung und Überwachung eines Motors eingesetzt und umfaßt eine Reihe von Funktionseinheiten, die die Steuerung und Überwachung des Motors ermöglichen.
Aufgrund ständig wachsender Anforderungen werden Steuergeräte immer komplexer. Mit steigender Funktionalität der Steuergeräte wächst auch die Zahl der Ein- und Ausgangssignale, sowie die Zahl der möglichen Systemzustände, die durch spezifische Umgebungsbedingungen charakterisiert sind. Solche teilweise unerlaubten bzw. durch Sonderzustände zu behandelnden Systemzustände können bspw. das Abschalten einer oder mehrerer Versorgungsspannungen betreffen (zur Verringerung des Stromverbrauchs), Störungen einer oder mehrerer Versorgungsspannungen durch zu niedrige oder zu hohe Spannung, durch äußere Bedingungen ausgelöste Resets (durch die Peripherie-ICs), das Erkennen einer Fehlfunktion des Mikrocontrollers und/oder eines oder mehrerer Peripherie- ICs (bspw. durch ein Überwachungsmodul), eine Störung sicherheitsrelevanter Kommunikationsleitungen oder auch die Störung sicherheitsrelevanter E/A-Signale zur Motorsteuerung.
Bis auf die letztgenannten Ursachen für Sonderzustände haben alle anderen Ursachen globale Auswirkungen, d. h. es sind mehrere oder alle Funktionen bzw. Funktionseinheiten des Steuergeräts von diesen betroffen.
Bereits heute werden beim Auftreten lokaler Fehlerzustände durch entsprechende Diagnosen und Fehlerbehandlungsroutinen Abhilfemaßnahmen eingeleitet oder Fehler in einen üblicherweise nicht flüchtigen Fehlerspeicher eingetragen.
In den wenigstens Fällen ist es gewünscht, bei globalen Störungen alle Folgefehler einzutragen, da dadurch die eigentliche Fehlerursache später nicht sicher festgestellt werden kann. Es gilt vielmehr, den primären Fehler festzuhalten und auch für globale Störungen geeignete Abhilfemaßnahmen zu ergreifen. Wichtigstes Ziel ist dabei immer, daß die Systemsicherheit nicht beeinträchtigt wird.
Steuergeräte, die einer aktuellen Abgasnorm entsprechen, sind grundsätzlich durch den Gesetzgeber verpflichtet, Fehlerzustände bestimmter Komponenten, d. h. Sensoren oder Aktuatoren, zu erkennen, und diese entweder auf Abruf nach einer Anforderung durch ein externes Testgerät oder selbsttätig (MIL) zur Anzeige zu bringen.
Um die irrtümliche Erkennung von Fehlereinträgen und den damit verbundenen finanziellen Schaden bzw. Prestigeverlust verhindern zu können, müssen bisher zum Teil mehrere Systemzustände als Einheit betrachtet werden. Beim Auftreten von bestimmten Zuständen muß also der Übergang in einen spezifischen Fehlerzustand verhindert werden. Die Erkennung der Fehlerzustände erfolgt dabei in sogenannten Diagnoseroutinen, die den Routinen zur Ansteuerung und/oder Überwachung der betroffenen Komponente zugeordnet sind.
Bislang wurden innerhalb der Diagnosen lediglich die Fehler analysiert, die von zugeordneten Komponenten verursacht wurden. Nur ausnahmsweise wurde ein Fehlerbild einer anderen Komponente zusätzlich ausgewertet, um aus der Superposition den korrekten Fehlerzustand abzuleiten.
Aus der Druckschrift DE 196 47 409 A1 ist ein Verfahren zum Vermeiden von Fehldetektionen bei der Diagnose einer Tankentlüftungsanlage bekannt. Ablauf und Ergebnis der Diagnose sind dabei stark durch den Füllstand des Kraftstofftanks beeinflußt.
Bei dem beschriebenen Verfahren wird durch Auswerten des Signals des für die Tankentlüftungsanlage ohnehin benötigten Drucksensors ermittelt, ob der Tank vollgefüllt ist oder nicht.
Da im Falle eines vollgefüllten Tanks vom Gesetzgeber keine Diagnose gefordert ist, wird bei vollgefülltem Tank die Diagnose der Tankentlüftungsanlage nicht freigegeben. Auf diese Weise können Fehldetektionen bei vollem oder annähernd vollem Kraftstofftank ausgeschlossen werden.
Die Druckschrift DE 197 29 695 A1 beschreibt ein Verfahren zur Diagnose eines Verbrennungsmotors, bei dem Fehler detektiert und unter bestimmten Bedingungen registriert werden. Dabei werden Fehler erst als solche registriert, wenn seit ihrem erstmaligen Auftreten in einer Betriebsphase des Verbrennungsmotors eine Verzögerungszeitspanne abgelaufen ist und die Fehler dann noch immer auftreten.
Der Einfluß eines leeren Tanks wird ausgeblendet, indem die Verzögerungszeitspanne sich am Verbrauch einer bestimmten Mindestkraftstoffmenge bemißt.
Bei den beschriebenen Verfahren wird jedoch lediglich ein Fehlereintrag jeweils einer spezifischen Funktion vermieden. Das Gesamtsystem bleibt weitgehend unberücksichtigt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung von Zuständen eines Steuergeräts sieht vor, daß in dem Steuergerät relevante Umgebungsbedingungen eingelesen werden und anhand der eingelesenen Umgebungsbedingungen Systemzustände ermittelt und diese parallel an eine gemeinsame Schnittstelle weitergegeben werden. Jeder Systemzustand wird daher über die gemeinsame einheitliche Schnittstelle bekannt gegeben. Mittels dieser Schnittstelle ist es möglich, alle aufgetretenen Systemzustände zu dokumentieren.
Jede Funktion bzw. Diagnose muß bei Auftreten bzw. Weggang eines beliebigen Systemzustands die korrekten Maßnahmen selbst ergreifen, sobald über die Schnittstelle eine Änderung des Status angezeigt wird.
Im Gegensatz zu den bisher existierenden Implementierungen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren alle Systemzustände parallel behandelt.
Bislang wurden globale Systemzustände, d. h. die Gesamtheit der Zustände in einem Steuergerät, durch das Verändern der Abarbeitung der möglicherweise fehlerhaft arbeitenden Diagnosen realisiert. Die Vielzahl der möglichen Systemzustände verlangt aber ein kontrolliertes Wechseln des Gesamtsystems zwischen den verschiedenen Zuständen, sofern dies möglich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet ein einheitliches Konzept, mit dem diese Anforderungen erfüllt sind. Es müssen wenige spezielle Zustände des Gesamtsystems definiert werden. Die spezifischen Überlagerungen von Zuständen definieren sich durch das gleichzeitige Auftreten der Zustände selbst und nicht durch logische Verknüpfung der Eingangsbedingungen. Jede Funktion kann spezifische Reaktionen für jede beliebige Superposition von Zuständen definieren. Die Erweiterbarkeit für zukünftige Neuerungen ist gegeben. Es müssen nur Schnittstellen erweitert und keine Zustandsautomaten angepaßt werden.
In Ausgestaltung der Erfindung wird ein Steuersignal an die Funktionseinheit gegeben und diese entscheidet anhand der ermittelten Zustände, ob eine Aktion, die durch das Steuersignal ausgelöst werden soll, durchführbar ist. Gegebenenfalls erkennt die Funktionseinheit einen Fehlerzustand, der an die gemeinsame Schnittstelle weitergegeben wird.
Es können permanent in vorgegebenen zeitlichen Abständen die relevanten Umgebungsbedingungen eingelesen werden oder immer nur dann, wenn ein Steuersignal anliegt.
Die an die gemeinsame Schnittstelle gegebenen Zustände werden vorzugsweise in ein Speicherelement eingetragen.
Die als fehlerhaft erkannten Zustände, die Sonder- bzw. Fehlerzustände, werden vorteilhafterweise in einen Fehlerspeicher eingetragen.
Das erfindungsgemäße Steuergerät umfaßt eine Vielzahl von Funktionseinheiten und ist ausgelegt, relevante Umgebungsbedingungen einlesen zu können und anhand der eingelesenen Umgebungsbedingungen Systemzustände zu ermitteln. Des weiteren ist eine Schnittstelle vorgesehen, an die die ermittelten Zustände weitergegeben werden.
Vorzugsweise weist das Steuergerät ein Speicherelement zur Aufnahme der ermittelten Zustände auf. Außerdem kann ein Fehlerspeicherelement zur Aufnahme von Fehlerzuständen vorgesehen sein. Als Fehlerspeicherelement dient vorzugsweise ein nicht flüchtiger Speicherbaustein.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm umfaßt Programmcodemittel, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Dieses Computerprogramm wird auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit zur Ausführung gebracht.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt weist Programmcodemittel auf, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das vorstehend beschriebene Verfahren durchzuführen. Als geeignete Datenträger können EEPROMS und Flashmemories, aber auch CD- ROMs, Disketten oder Festplattenlaufwerke verwendet werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 verdeutlicht die Verarbeitung von Systemzuständen nach dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Verarbeitung von Zuständen eines Steuergeräts.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergeräts in schematischer Darstellung.
Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Flußdiagramm.
In Fig. 1 ist die Verarbeitung von Systemzuständen nach dem Stand der Technik dargestellt. Es sind drei Zustandsgrößen, nämlich A, B und C, vorgesehen. Diese Systemzustände werden spezifischen Zustandskombinationen zugeordnet, wobei jeder einzelne Systemzustand durch verschiedene Mechanismen das Verhalten der einzelnen Funktionen steuert. In einem Feld 10 ist die Zustandskombination gegeben durch:
A inaktiv, B OK, C OK.
In einem Feld 12 ist die Kombination gegeben durch:
A inaktiv, B inaktiv, C OK.
In einem Feld 14 ist die Kombination:
A inaktiv, B OK, C inaktiv.
Die Kombination für ein Feld 16 ist:
A inaktiv, B inaktiv, C inaktiv.
Für ein Feld 18 ist die Kombination gegeben durch:
A OK, B OK, C OK.
Die Kombination für ein Feld 20 ist gegeben durch:
A OK, B inaktiv, C OK.
Für ein Feld 22 ergibt sich die Kombination:
A OK, B OK, C inaktiv.
Für ein Feld 24 ist die spezifische Zustandskombination:
A OK, B inaktiv, C inaktiv.
Ist die Zahl der Zustandsgrößen gleich m, ergibt sich die Anzahl n der Zustandsübergänge aus folgender Gleichung:

n = (2 ^m - 1).(2 ^m - 2) = 2^2m - 3.2^m + 2
In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren verdeutlicht, bei dem alle Systemzustände parallel behandelt werden. Ein Feld 30 steht für den Systemzustand "A OK". In einem Feld 32 ist der Zustand "A inaktiv" vorgesehen. In einem Feld 34 ist der Systemzustand "B OK" enthalten. Der Systemzustand "B inaktiv" ist in einem Feld 36 vorgesehen. In einem Feld 38 ist der Zustand "C OK" und entsprechend in einem Feld 40 der Zustand "C inaktiv" enthalten. Doppelpfeile 42 verdeutlichen die möglichen Übergänge zwischen den parallel zueinander angeordneten Zuständen. Wie mit gestrichelten Pfeilen 46 gezeigt, werden die Zustände an ein Schnittstelle 46 weitergegeben.
Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 verdeutlichten Verfahren müssen bei dem vorgeschlagenen Konzept gemäß Fig. 2 nur n Zustandsübergänge und m-Informationswege geprüft und angepaßt werden.
Die Schnittstellenfunktion bietet m-Zustandsbeschreibungen für Versorgungs- bzw. Steuerleitungen. Folglich stellt diese Funktion ein Abbild der Eingänge dieser Versorgungs- bzw. Steuerleitungen am Steuergerät dar. Die Auswertung der Zustände durch die verschiedenen Funktionen (z. B. Diagnosen, Adaptionen) stellt die Zuordnung der Versorgungs- bzw. Steuerleitungen zu den peripheren Bauteilen dar, die von den entsprechenden Funktionen angesteuert und/oder ausgelesen werden. Das gesamte Konzept, d. h. die Bereitstellung der Zustandsinformationen durch die Schnittstellenfunktion zusammen mit der Auswertung innerhalb der betroffenen Funktionen, stellt somit eine Abbildung des physikalischen Kabelbaums sowie der Beschaltung im Steuergerät innerhalb der Steuergerätesoftware dar.
Durch die direkte Abbildung des Kabelbaums können Änderungen an der Hardware in einfacher Weise auf die Systemsteuerung der Steuergerätesoftware übertragen werden. Die korrekte Auswertung der Informationen findet nun in den jeweils betroffenen Funktionen statt. Dies entspricht ebenfalls den physikalischen Gegebenheiten, da sich die Zustandsänderungen im Kabelbaum ebenso erst in den bzw. durch die peripheren Bauteile auswirken.
In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergeräts dargestellt, insgesamt mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet. In dem Steuergerät sind drei Funktionseinheiten 52 enthalten. Diese Funktionseinheiten 52 lesen über Schnittstellen 54 relevante Umgebungsbedingungen ein. Über Informationsleitungen 56 sind die Funktionseinheiten 52 mit einer gemeinsamen Schnittstelle 58 verbunden. Die Schnittstelle 58, die vorzugsweise in Software implementiert ist, ist mit einem Speicherelement 60 und einem Fehlerspeicherelement 62, typischerweise ein nicht flüchtiger Speicherbaustein, verbunden. Über Signalleitungen 64 empfangen die Funktionseinheiten 52 Signale zur Durchführung bestimmter Aktionen.
In Fig. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Flußdiagramm dargestellt.
In einem Schritt 70 wird das Steuergerät in Betrieb genommen. Anschließend empfangen die Funktionseinheiten in dem Steuergerät in einem Schritt 72 für diese relevante Umgebungsbedingungen und ermitteln anhand derer die Systemzustände. Die ermittelten Zustände werden in einem Schritt 74 an die Schnittstelle weitergegeben.
In einem Schritt 76 erhält eine der Funktionseinheiten, in diesem Fall die Funktionseinheit zur Steuerung einer Drosselklappe, ein Steuersignal. In einem Schritt 78 werden vorzugsweise erneut relevante Zustände bestimmt und an die Schnittstelle in einem Schritt 80 weitergegeben. In einem Schritt 82 entscheidet die Funktionseinheit selbständig, ob die aufgerufene Aktion durchgeführt werden kann. Dies führt bspw. in einem Schritt 84 zur Einstellung der Drosselklappe gemäß dem empfangenen Signal oder in einem Schritt 86 zum Abbruch.
Die korrekte Auswertung der erhaltenen Informationen bzw. Signale findet somit nur in den jeweils betroffenen Funktionseinheiten statt. Diese verfügen jeweils über Informationen zu den relevanten Umgebungsbedingungen. Die ermittelten Zustände, somit auch die Sonder- bzw. Fehlerzustände, werden immer an die Schnittstelle weitergegeben und somit protokolliert und dokumentiert.

Claims

1. Verfahren zur Verarbeitung von Zuständen eines Steuergeräts (50), bei dem relevante Umgebungsbedingungen eingelesen werden und anhand der eingelesenen Umgebungsbedingungen die Zustände des Steuergeräts (50) ermittelt werden und diese Zustände parallel an eine gemeinsame Schnittstelle (46, 58) weitergegeben werden, so daß die Zustände Funktionseinheiten (52) zur Auswertung zur Verfügung stehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Steuersignal an eine der Funktionseinheiten (52) gegeben wird und diese anhand der zur Verfügung stehenden Zustände entscheidet, ob eine Aktion, die durch das Steuersignal ausgelöst werden soll, durchführbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem permanent in vorgegebenen zeitlichen Abständen die relevanten Umgebungsbedingungen eingelesen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem immer dann Umgebungsbedingungen eingelesen werden, wenn ein Steuersignal anliegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die an die gemeinsame Schnittstelle (46, 58) gegebenen Zustände in ein Speicherelement (60) eingetragen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem als fehlerhaft erkannte Zustände in einen Fehlerspeicher (62) eingetragen werden.

7. Steuergerät mit einer Vielzahl von Funktionseinheiten (52), das ausgelegt ist, relevante Umgebungsbedingungen einzulesen und anhand der Umgebungsbedingungen Zustände zu ermitteln, und mit einer Schnittstelle (46, 58), an die die ermittelten Zustände weiterzugeben sind.

8. Steuergerät nach Anspruch 7, bei dem ein Speicherelement (60) zur Aufnahme der ermittelten Zustände vorgesehen ist.

9. Steuergerät nach Anspruch 7 oder 8, bei dem ein Fehlerspeicherelement (62) zur Aufnahme von als fehlerhaft erkannten Zuständen vorgesehen ist.

10. Steuergerät nach Anspruch 9, bei dem als Fehlerspeicherelement (62) ein nicht flüchtiger Speicherbaustein dient.

11. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer Recheneinheit in einem Steuergerät nach Anspruch 7, ausgeführt wird.

12. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer Recheneinheit in einem Steuergerät nach Anspruch 7, ausgeführt wird.