DE19709318A1 - Steuerungssystem für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für ein Fahr­ zeug.

Die zukünftigen Anforderungen an ein Automobil hinsichtlich der technischen Möglichkeiten sind sehr hoch. Die Lösung dieser Probleme unterliegt außerdem einem anwachsendem Ko­ stendruck. Um der Zielsetzung weiterer Funktionalität zu niedrigen Kosten gerecht zu werden, müssen die Funktionen im Fahrzeug zu einem Systemverbund integriert werden.

Ein der­ artiger Systemverbund ist beispielsweise aus der DE-A 41 11 023 (US-Patent 5,351,776) bekannt. Dort wird eine Steuerung des Gesamtfahrzeugs wenigstens bezüglich Antriebs­ strang und Bremse vorgeschlagen, welche eine hierarchische Auftragsstruktur für die Steuerungsaufgaben aufweist. Die dort beschriebene Steuerungsstruktur umfaßt Koordinationse­ lemente, welche einen aus einer höheren Hierarchieebene aus­ gehenden Befehl in Befehle (Aufträge) für Elemente einer nachgeordneten Hierarchieebene umsetzen. Die Inhalte der von oben nach unten in der Hierarchiestruktur weitergegebenen Befehle stellen unter anderem physikalische Größen dar, die die Schnittstellen zwischen den einzelnen Hierarchieebenen bestimmen. Die Schnittstellen orientieren sich dabei an den physikalischen Gegebenheiten der Fahrzeugbewegung, insbeson­ dere des Antriebsstrangs und der Bremse.

Neben einer Reglementierung bei der Auftragsvergabe in einer Struktur für ein Gesamtfahrzeug ist für die Übersichtlich­ keit, die Leistungsfähigkeit und die Funktionalität des Sy­ stemverbunds eine strukturierte Informationsbeschaffung der Elemente der einzelnen Ebenen eine notwendige Voraussetzung. Dies gilt vor allem dann, wenn in den bestehenden Systemver­ bund auch weitere Systeme wie z. B. das Bordnetzmanagement einbezogen wird. Dabei sollte eine strukturierte Informati­ onsbeschaffung möglichst wenige Kommunikationsbeziehungen mit physikalisch sinnvollen, auszutauschenden Informationen umfassen. Hinweise auf eine derartige strukturierte Informa­ tionsbeschaffung sind dem genannten Stand der Technik nicht zu entnehmen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine derartige strukturierte Informationsbeschaffung anzugeben.

Dies wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprü­ che erreicht.

Vorteile der Erfindung

Es wird eine strukturierte Informationsbeschaffung beschrie­ ben, die gut in eine Struktur eines Gesamtfahrzeugs zu inte­ grieren ist. Dabei beschaffen sich die einzelnen Komponenten selbständig die zur Erledigung der an sie gestellten Aufga­ ben benötigen Informationen. Als Informationsgeber existie­ ren gleichberechtigt Bedienelemente, Sensoren, Schätzer, Speicher für Daten, usw. Die Kommunikation zur reinen In­ formationsbeschaffung erfolgt dabei über Auskunftsabfragen und/oder Anforderungsbeziehungen. Bei einer Auskunftsabfrage stellt die gefragte Komponente die Information zur Verfü­ gung, ohne daß deren Auswertung für die gefragte Komponente von Bedeutung ist (z. B. Sensor, dessen Meßwert abgefragt wird). Bei einer Anforderungsbeziehung stellt dagegen die von der anfordernden Komponente zur Verfügung gestellte In­ formation beispielsweise eine Sollgröße dar, die von einer anderen Komponente realisiert werden könnte (z. B. Fahrpedal, automatischer Geschwindigkeitsregler, Fahrdynamikregler, die Sollwerte vorgeben, die später von einem anderen Element im Rahmen von vorgegebenen Prioritäten ausgewählt werden). Ne­ ben Auskunftsabfrage und Anforderungsbeziehung, die der In­ formationsbeschaffung dienen, gibt es Aufträge, die die tat­ sächlich ausgeführten Sollgrößen darstellen.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Informationsbereitstel­ lung der angefragten bzw. der fordernden Komponenten über­ lassen bleibt und dem jeweiligen Kommunikationspartner ver­ borgen ist. Dadurch werden gegenseitige Abhängigkeiten der Komponenten reduziert.

Eine strukturierte Informationsbeschaffung mit beliebigen Kommunikationsbeziehungen auf gleicher Hierarchieebene und Kommunikationen von unten nach oben in der Hierarchie ge­ währt eine Komponentenkapselung und unterstützt die Aus­ tauschbarkeit der Komponenten sowie eine Variantenbildung von Systemen. Die Komponenten bleiben bezüglich Anzahl und Art der angebotenen Schnittstellen durch ihren Austausch un­ beeinflußt.

In vorteilhafter Weise sind Informationsgeber immer der Ebe­ ne in der Auftragsstruktur zuzuordnen, die durch die bereit­ gestellte Information beschrieben wird. So ist beispielswei­ se ein Zündschloß auf einer sehr hohen Ebene, dagegen ein Schalter für das Schiebedach auf einer sehr niedrigen Ebene anzuordnen. Dadurch wird die Austauschbarkeit von Komponen­ ten (z. B. Schiebedach mit Schiebedachschalter) deutlich ver­ bessert.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Steuerungssystems für ein Fahrzeug, während in Fig. 2 beispielhaft eine Hardwarekonfiguration eines solchen vernetzten Steuerungssystems für ein Fahrzeug dargestellt ist. Fig. 3 zeigt die Gestaltung der Auskunfts­ abfragen innerhalb eines Systems bzw. innerhalb einer Kompo­ nente, während Fig. 4 die entsprechenden Anforderungsbezie­ hungen darstellt. In Fig. 5 sind die Auskunftsabfragen oder Anforderungsbeziehungen über die Grenzen einer Komponente hinaus dargestellt. Fig. 6 zeigt eine Auskunftsabfrage oder Anforderungsbeziehung zwischen zwei Komponenten mit den mög­ lichen Fortsetzungen der bestehenden Kommunikationsbeziehung innerhalb der verfeinerten Komponenten. In einer konkreten Umsetzung kann innerhalb jeder Komponente genau eine der ge­ zeigten Möglichkeiten realisiert werden. Fig. 7 schließlich zeigt ein Beispiel für die Anordnung verschiedener Informa­ tionsgeber.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 stellt ein Beispiel für ein Steuerungssystem mit mehreren Ebenen in hierarchischer Gestaltung dar. Dabei ist mit 18 ein Koordinationselement für das Gesamtfahrzeug dar­ gestellt, welches im gezeigten Beispiel Aufträge an zwei Sy­ steme oder Komponenten 19 und 20 verteilt. In einem Ausfüh­ rungsbeispiel stellt das System 19 ein System zur Steuerung des Triebstrangs (Motor und Getriebe) dar. Das zweite System 20 stellt beispielsweise ein System zur Steuerung der Brem­ sen des Fahrzeugs oder ein System zur Steuerung von Genera­ tor und Batterie dar. In Fig. 1 ist das System 19 in zwei Detaillierungsebenen weiterverfeinert, wobei die Komponenten 22, 24, 26, 28, 30 und 32 vorgesehen sind. Der Koordinator 22 koordiniert dabei Motor und Getriebe 26, während der nachgeordnete Koordinator 24 den Motor über die Leistungs­ größen Zündung 28, Luftzufuhr 30 und Kraftstoffzufuhr 32 steuert. Eine entsprechende Verfeinerung kann auch bezüglich des Systems 20 vorgenommen werden. Die Schnittstellen zwi­ schen den gezeigten Elementen orientieren sich an physikali­ schen Gegebenheiten. So ist beispielsweise die Schnittstelle zwischen dem Koordinator 18 und dem System 19 durch die phy­ sikalische Größe mechanische Leistung beschrieben, während die Schnittstellen zwischen der Komponente 18 und 20 im Fal­ le eines Steuerungssystems für Generator und Batterie durch die Größe elektrische Leistung beschrieben ist. Entsprechend sind die Schnittstellen zwischen der Komponente 22 und den Komponenten 24 bzw. 26 durch die physikalischen Größen me­ chanische Leistung des Motors und Getriebeübersetzung be­ schrieben. Zur Durchführung der ihnen zugeordneten Aufgaben benötigen alle Komponenten ausgewählte Informationen. Nach­ folgend wird die erfindungsgemäße Informationsbeschaffung der einzelnen Komponenten bzw. Systeme beschrieben.

In Fig. 2 ist anhand eines Blockschaltbildes ein Beispiel für eine Konfiguration eines Steuerungssystems für ein Fahr­ zeug dargestellt. Dabei ist mit 100 ein sogenannter Ma­ ster-Controller bezeichnet, der u. a. ein Interfache 102 (Gateway) umfaßt, an dem verschiedene BUS-Systeme ange­ schlossen sind. Die Aufteilung dieser BUS-Systeme ist dabei beispielhaft. Das erste BUS-System 104 stellt die Kommunika­ tion zwischen dem Master 100 und den das Abtriebsmoment steuernden Elementen her. Der BUS 104 verbindet den Master 100 mit einem Steuergerät 106 zur Motorsteuerung und einem Steuergerät 108 zur Getriebesteuerung. Andererseits ist der BUS 104 über entsprechende Leitungen 114 bis 116 mit Meßein­ richtungen 110 bis 112 verbunden. Diese Meßeinrichtungen er­ fassen die zur Steuerung des Abtriebsmoments auszuwertenden Betriebsgrößen des Motors und/oder des Fahrzeugs, beispiels­ weise Fahrgeschwindigkeit, Motordrehzahl, zugeführte Luft­ menge bzw. -masse, Last, Abgaszusammensetzung, Motortempera­ tur, Getriebeübersetzung, Schaltzustand eines Wandlers, Klopfneigung, Fahrpedalstellung, Stellung des Bedienelements eines Fahrgeschwindigkeitsreglers, Zündschalter, etc. Ein zweiter BUS 118 verbindet den Master 100 bzw. sein Interface 102 mit Elementen zur Bremsensteuerung 120, Lenkung 122 und/oder zur Fahrwerksregelung 124. Analog zum oben Gesagten werden von Meßeinrichtungen 126 bis 128 über entsprechende Verbindungsleitungen 130 bis 132 dem BUS 118 Betriebsgrößen des Motors und/oder des Fahrzeugs wie Raddrehzahlen, Fe­ der/Dämpfer-Wege, Bremskräfte, Achslasten, etc. zugeführt. Ferner sind noch weitere BUS-Systeme 134 und 136 vorgesehen, die vorzugsweise mit einer anderen Übertragungsrate als die Systeme 104 und 118 arbeiten. Diese BUS-Systeme verbinden den Master-Controller 138 der Karosserieelektronik (Generator, Licht, Sitzverstellung, Fensterheber, Schiebe­ dachantrieb, etc.) am BUS 134 und ggf. mit Geräten 140 zur Telekommunikation am BUS 136. Auch an diese BUS-Systeme sind entsprechende Meßeinrichtungen (z. B. Sitzposition, Radiosen­ der, Schiebedachschalter, etc.) angeschlossen. Die zur Be­ einflussung von Motor, Bremsanlage, etc. notwendigen Stell­ elemente und Stellglieder sind entweder an die jeweilige Steuerungseinheit oder an den jeweiligen BUS angeschlossen.

Die in Fig. 2 dargestellte Konfiguration stellt ein Bei­ spiel dar, welches in anderen Ausführungsbeispielen bei­ spielsweise unter Verzicht auf den Master 100 anders gestal­ tet sein kann. Wesentlich ist, daß die erfindungsgemäße In­ formationsbeschaffung, die nachfolgend beschrieben wird, un­ abhängig von der konkreten Ausgestaltung des Steuerungssy­ stems auf Hardwareebene ist und eine nach Platz-, Störungs­ anfälligkeitsgründen oder dergleichen optimierte Konfigura­ tion der einzelnen Elemente des Steuerungssystems erlaubt. Umgekehrt erlaubt die erfindungsgemäße Vorgehensweise aber auch eine an die Informationsbeschaffung angepaßte Hardware­ konfiguration, wenn beispielsweise die Systeme zur Antriebs­ strangsteuerung und zur Steuerung von Generator und Batterie in den jeweiligen Steuerungseinheiten angeordnet werden, während der zuständige übergeordnete Gesamtkoordinator im Master 100 plaziert wird.

Unter einem System wird im folgenden eine Menge von Kompo­ nenten verstanden, zwischen denen bestimmte Beziehungen be­ stehen oder die nach bestimmten Mustern zu verwenden sind. Die Komponenten können selbst wieder Systeme darstellen. Zu einem System gehören auch seine Systemgrenze sowie seine Schnittstelle zur Umwelt. Ist die Komponente selbst wieder ein System, kann sie aus der Sicht des Systems als Subsystem bezeichnet werden und aus der Sicht der Komponente kann das System selbst als Systemverbund bezeichnet werden. Als Bei­ spiel sei auf das System 19 zur Antriebsstrangsteuerung ge­ mäß Fig. 1 hingewiesen. Das System "Antriebsstrangsteu­ erung" besteht aus verschiedenen Komponenten. Dabei kann beispielsweise die Komponente Getriebesteuerung 26 als wei­ teres Subsystem dargestellt werden, wenn die Getriebesteue­ rung selbst in mehrere hierarchische Detaillierungsebenen untergliedert wird. Ein weiteres Subsystem des Systems An­ triebsstrangsteuerung stellt die Motorsteuerung dar, die in Detaillierungsebenen verfeinert aus Koordinator 24 und den Komponenten 28 bis 32 besteht.

Die zukünftigen Fahrzeugsteuerungen entwickeln ihre volle Funktionsfähigkeit erst dann, wenn sie zu einem Systemver­ bund mit mehreren anderen Systemen und Komponenten inte­ griert werden (z. B. Antriebsstrang mit Karosserieelektronik, Generatorsteuerung, etc.). Der dadurch entstehende System­ verbund eignet sich für ganzheitliche Optimierungen hin­ sichtlich der Sicherheit, des Verbrauchs, des Komforts, der Umweltbelastung, usw. Wie im eingangs genannten Stand der Technik dargestellt, ist der Systemverbund hinsichtlich sei­ ner Auftragsvergabe hierarisch aufgebaut. Diese hierarchi­ sche Auftragsvergabe erzwingt eine Ordnung im Systemverbund. Neben der Auftragsvergabe an ein System oder an eine Kompo­ nente ist ferner die Informationsbeschaffung zur Auftragsbe­ arbeitung zu reglementieren, damit zum einen die Aufgabe (Auftrag) erfüllt werden kann und zum anderen das Ordnungs­ konzept des Systemverbunds erhalten bleibt.

Erfindungsgemäß ist an die komponentenspezifische Auftrags­ vergabe nicht die Bereitstellung der Information gekoppelt. Jede Komponente in der Struktur des Gesamtfahrzeugs be­ schafft sich die für die Aufgabenerfüllung notwendige Infor­ mation selbständig. Dabei hat es sich gezeigt, daß Systeme aus Komponenten bestehen, die alle nach Informationen be­ fragt oder von denen Anforderungen gestellt werden können und die demnach als Informationsgeber auftreten. Bestimmte Komponenten haben aber ausschließlich die Aufgabe, Informa­ tionen für andere aufzubereiten und bereitzustellen. Typi­ sche Informationsgeber dieser Art sind Bedienelemente (Benutzerwunsch), Sensoren, Schätzer (Algorithmen), Speicher von Daten wie Fahrzeuggrößen, Umweltgrößen, etc. Die ge­ nannten Komponenten werden unter dem Begriff Informationsge­ ber zusammengefaßt, da dies aus Strukturierungssicht ihre gemeinsame wesentliche Aufgabe ist.

Am Beispiel des Ersatzes eines Sensors (Bauteil) durch einen Schätzer (Algorithmus) wird deutlich, daß es aus Sicht der restlichen Struktur von Vorteil ist, wenn diese unabhängig von der Art und Weise ist, auf der die Information beschafft wird. Diejenigen Komponenten, die die betreffende Informati­ on abfragen, müssen dann nicht geändert werden, wenn bei­ spielsweise anstelle eines Sensors ein Schätzer eingesetzt wird. Nur von der informationsgebenden Komponente selbst wird eine andere Variante mit genau denselben Schnittstellen verwendet. Entsprechendes gilt auch für den Ersatz eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements durch ein Assistenzsy­ stem. Ein Beispiel hierfür ist das Einspeisen des Fahrerwun­ sches bezüglich der Fahrgeschwindigkeit wahlweise über das Fahrpedal oder über einen Fahrgeschwindigkeitsregler. Die für die Realisierung des Fahrzeugvortriebs zuständigen Kom­ ponenten sollen unabhängig davon arbeiten, wie die Vorgabe zustande kam.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Informationsbeschaffung grundsätzlich zwischen einer Auskunftsabfrage und einer An­ forderungsbeziehung zu unterscheiden ist. Die Auskunftsab­ frage und die Anforderungsbeziehung beschreiben die Kommuni­ kationsbeziehungen in einem System bzw. Systemverbund. Eine Kommunikationsbeziehung geht immer von einer Quell- zu einer Zielkomponente. Die Auskunftsabfrage erfolgt vom Anfragenden (Quellkomponente) zum Auskunftgebenden (Zielkomponente) und die Anforderungsbeziehung geht vom Fordernden (Quellkomponente) zum Geforderten (Zielkomponente). Bei ei­ ner Auskunftsabfrage weiß die auskunftgebende Komponente nicht, wer die Information benötigt und wozu sie verwendet wird. Die Komponente ist ein reiner Dienstleister, für den es bei der Durchführung seiner Aufgaben nicht von Interesse ist, ob die Information ausgewertet wird bzw. in einen Auf­ trag mündet. Beispiele für derartige Komponenten sind insbe­ sondere Sensoren oder Schätzer, die auf Abfrage hin den Wert einer Betriebsgröße dem Abfragenden zur Verfügung stellen.

Bei einer Anforderungsbeziehung ist es dagegen wesentlich, daß die der geforderten Komponente durch die anfordernde Komponente zur Verfügung gestellte Information umgesetzt wird. Beispiele für solche Komponenten sind die Motorsteue­ rung, deren Bedarf an elektrischer Leistung von einem Koor­ dinator an die Generatorsteuerung übermittelt wird oder die Generatorsteuerung, deren Bedarf an mechanischer Leistung von einem Koordinator an die Motorsteuerung übermittelt wird. Dabei existiert genau eine Komponente, welche die In­ formation zur Umsetzung der Anforderung berücksichtigt.

Um die Informationsbeschaffung über Auskunftsabfrage und An­ forderungsbeziehung übersichtlich zu gestalten, müssen Strukturierungsvorgaben festgelegt werden. Bei diesen ist zwischen den Aussagen für die Kommunikation (Auskunfts­ abfragen und Anforderungsbeziehung) innerhalb eines Systems und über die Systemgrenzen einer Komponente hinaus zu unter­ scheiden. Die nachfolgend beschriebenen Strukturierungsvor­ gaben betreffen die Kommunikation innerhalb eines Systems (Fig. 3 bis 5). Für die Fortsetzung bestehender Kommuni­ kationsbeziehungen über die Systemgrenzen hinaus gelten als Vorgaben andere Strukturierungsaussagen (vgl. Fig. 6).

Dabei zeigt Fig. 3 die Strukturierungsvorgaben innerhalb eines Systems bei Auskunftsabfragen und Fig. 4 bei Anforde­ rungsbeziehungen. Das in den Fig. 3 und 4 jeweils gezeig­ te System A besteht aus den einzelnen Komponenten a, b, c und d. Gemäß Fig. 3 ist von jeder Komponente zu jeder ande­ ren Komponente eine Auskunftsabfrage (?) möglich. Entspre­ chend ist auch von jeder Komponente zu jeder anderen Kompo­ nente gemäß Fig. 4 eine Anforderungsbeziehung (!) möglich. Dabei muß nicht jede Kommunikationsbeziehung bestehen. Ist beispielsweise eine der Komponenten ein Sensor, so sind die Kommunikationsbeziehungen des Sensors zu den anderen Kompo­ nenten im Sinne einer Auskunftsabfrage nicht zwingend vor­ handen.

Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Informationsbeschaffung ist, daß die Anzahl der verschiedenen Kommunikationsarten auf zwei begrenzt wird. Eine Auftragsvergabe fällt nicht un­ ter eine Kommunikationsbeziehung zur Informationsbeschaf­ fung. Damit kann die stattfindende Kommunikation zur Infor­ mationsbeschaffung und deren Richtungssinn übersichtlich ge­ staltet werden. Dies unterstützt eine Austauschbarkeit der Komponenten mit definierten Schnittstellen (und damit mögli­ chen Kommunikationsbeziehungen). Die verwendeten Kommunika­ tionsbeziehungen sind ausreichend, um das logische Zusammen­ wirken der Komponenten sowie die Bedeutung der Kommunikati­ onsbeziehung für eine Komponente aufzuzeigen. Die Auskunfts­ abfrage stellt einen Informationsaustausch dar, bei dem der Informationsgeber die Information lediglich zur Verfügung stellt und der unabhängig von der weiteren Verarbeitung der Information ist.

Die erlaubten Auskunftsabfragen bzw. Anforderungsbeziehungen stellen Merkmale der Komponenten dar. Es soll nicht jede Kommunikation über den Auftraggeber der Komponente gehen, da dieser sonst überlastet ist und zu viele Detailfunktionen aufweisen muß. Außerdem würde sich eine Abhängigkeit des Auftraggebers von der beauftragen Komponente ergeben, die im Hinblick auf die Austauschbarkeit der einzelnen Komponenten und Übersichtlichkeit des Systemverbunds nicht gewünscht ist. Mit dem Begriff Komponente ist dabei nicht zwingend ein Bauteil (Hardware) gemeint. Vielmehr wird unter Komponente im Rahmen der allgemeinen Definition ein Bestandteil eines Ganzen verstanden. So werden unter einer Komponente Hard­ ware- und/oder Softwaremodule zusammengefaßt.

Gehen die Kommunikationsbeziehungen über die Systemgrenzen einer Komponente hinaus, sind andere Strukturierungsvorgaben zu treffen. Dabei gilt, daß Auskunftsabfragen und Anforde­ rungsbeziehungen nur in höhere Ebenen möglich sind. Es dür­ fen also in Richtung der Zielkomponenten nur höhere Ebenen durchschritten werden. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Dort ist ein System A dargestellt, in welchem die Komponenten a, b und c in weitere Systeme verfeinert sind. Zum Beispiel be­ steht das System der Komponente a aus den vier Komponenten α, β, γ und δ. Entsprechend sind die Komponenten b und c un­ tergliedert. Im System c ist eine Komponente ϑ dargestellt, welche weiterverfeinert ist in die Komponenten κ und λ. So­ mit besteht die Darstellung in Fig. 5 aus insgesamt vier Ebenen, eine Ebene A, eine Ebene a, b, c, eine Ebene mit α, β, etc. und eine Ebene mit den Komponenten κ und λ. Die Ebe­ nen werden als Abstraktionsebenen bezeichnet, worunter der Grad der Abstraktion des Systems in der Sicht von unten nach oben zu verstehen ist, oder als Detaillierungsebene, worun­ ter der Grad der Verfeinerung des Systems in der Sicht von oben nach unten zu verstehen ist. Eine Verfeinerung liegt dabei dann vor, wenn Komponenten eines Systems wieder als System betrachtet werden.

Im Beispiel der Fig. 5 besteht eine Kommunikationsbeziehung zwischen der Komponente κ und der Komponente α. Die eigent­ liche Informationsbereitstellung erfolgt durch die Komponen­ te α, die sich erst mit der Verfeinerung der Komponente a ergibt. Die Komponente α ist auf der Abstraktionsebene, die durch die Komponenten a, b und c gebildet wird, den Kompo­ nenten b und c nicht bekannt. Daher endet der Kommunikati­ onspfeil zur Informationsbeschaffung auch an der Grenze der Komponente a und wird von dort aus durch die Komponente selbst an die Zielkomponente α weitergeführt. Die Quellkom­ ponente der Auskunftsabfrage oder Anforderungsbeziehung (hier κ) kennt die Systeme (Zielkomponente) auf den Abstrak­ tionsebenen, aber nicht deren Verfeinerung und kann somit nicht in das Innere einer Komponente hineinsehen. Damit wird eine Unabhängigkeit der Quellkomponente erreicht sowie die Austauschbarkeit und Variantehbildung unterstützt. Ferner führt der Informationsfluß immer direkt an die Zielkomponen­ te der entsprechenden Abstraktionsebene, um unnötige Bela­ stungen und Abhängigkeiten weiterer Komponenten zu vermei­ den. Insgesamt ergibt sich aus den Strukturierungsvorgaben ein System, das für die Auskunftsabfrage oder Anforderungs­ beziehung in der Verfeinerung nach oben in Richtung der Ab­ straktionsebenen offen, nach unten in Richtung der Detail­ lierungsebenen verschlossen bleibt (vgl. Fig. 5).

Bestehen zwischen zwei Systemen Kommunikationsbeziehungen, so sind Strukturierungsvorgaben festzulegen, wie diese Kom­ munikationsbeziehungen bei einer Verfeinerung wenigstens ei­ nes der Systeme fortgesetzt werden. Dabei gilt, daß, wenn die zu verfeinernde Komponente Zielkomponente einer Aus­ kunftsabfrage oder Anforderungsbeziehung ist, bei der Ver­ feinerung dieser Komponente (Subsystem) genau eine beliebige Komponente der nächsten Detaillierungsebene Zielkomponente für diese Kommunikationsbeziehung ist. Ist die Komponente Quellkomponente einer Auskunftsabfrage oder Anforderungsbe­ ziehung, dann ist bei einer Verfeinerung dieser Komponente (Subsystem) genau eine beliebige Komponente der nächsten De­ taillierungsebene Quellkomponente für diese Kommunikations­ beziehung.

Dies ist in Fig. 6 dargestellt. Dabei sind zwei Systeme A und B dargestellt, zwischen denen eine Kommunikationsbezie­ hung besteht. Beide System seien in einer ersten Detaillie­ rungsebene in die Komponenten a, b, c bzw. d, e, f verfei­ nert. System A ist Quellkomponente, System B Zielkomponente. Gemäß den oben dargestellten Strukturierungsregeln gilt, daß die mögliche Fortsetzung der Zielkomponente eine der Kompo­ nenten d, e oder f ist, während die mögliche Quellkomponente eine der Komponenten a, b oder c ist.

Für eine andere Auskunftsabfrage oder Anforderungsbeziehung zwischen den Komponenten A und B können sowohl die Ziel- als auch die Quellkomponente der Verfeinerung wechseln. Aufgrund der semipermeablen Struktur endet der Pfeil zur Darstellung der Kommunikationsbeziehung an der Grenze des Systems B und wird von dort nach Maßgabe des Systems B weitergeführt.

Die Auskunftsabfrage oder Anforderungsbeziehung kann bei der Verfeinerung bei einer beliebigen Komponente enden. Damit erfolgt diese Kommunikation in der Detaillierungsebene nicht über den Auftraggeber der verfeinerten Komponente und entla­ stet diesen. Die Zuordnung der Quellkomponenten einer Aus­ kunftsabfrage oder Anforderungsbeziehung erfolgt unter dem Gesichtspunkt der Entlastung des Auftraggebers der Quellkom­ ponente in der Verfeinerung. Dies bedeutet, daß die Schnitt­ stellen der Zielkomponenten für die Auskunftsabfrage sowie die Anforderungsbeziehung den Quellkomponenten innerhalb der Verfeinerung bekannt sein müssen.

Eine weitere wichtige Vorgabe für die Informationsbeschaf­ fung betrifft die Anordnung der Informationsgeber in der Steuerungsstruktur.

Dabei sind Informationsgeber immer den Detaillierungsebenen zuzuordnen, die durch die Informationen beschrieben wird. Als Beispiel sei die Fahrzeugmasse genannt, die das gesamte Fahrzeug kennzeichnet und daher einem Informationsgeber auf einer sehr hohen Abstraktionsebene zugeordnet wird. Alle Subsysteme können auf diese Masse zugreifen und es sind auch keine Betriebszustände denkbar, in denen verschiedene Syste­ me unterschiedliche Fahrzeugmassen benötigen. Allerdings kann dieser allen verfügbaren Wert bei Erkennung von Bela­ dungswechsel zeitlich verändert werden, diese Information steht dann wiederum allen Subsystemen gleichermaßen zur Ver­ fügung. Dagegen ist die Information, die den Zustand des Schalters zur Betätigung des Schiebedachs betreffen, einer tieferen Detaillierungsebene zuzuordnen, in der die Abläufe zur Betätigung des Schiebedachs strukturiert sind. Die In­ formation ist für alle anderen Detaillierungsebenen bisher irrelevant. Daher ist diese Information erst in der tiefst­ möglichen Verfeinerung zu modellieren und zu berücksichti­ gen, in der sie zur Beauftragung des Schiebedachs benötigt wird.

Ein entsprechendes Beispiel ist in Fig. 7 dargestellt. Da­ nach gibt es die Systeme "Fahrzeugbewegung" und "Karosserie und Innenraum". Der für die Fahrzeugbewegung wesentliche In­ formationsgeber Reibwertschätzer ist in der Detaillie­ rungsebene des Systems Fahrzeugbewegung realisiert, während der obengenannte Informationsgeber Schiebedachschalter in einer tieferen Detaillierungsebene "Schiebedach" des Systems Karosserie und Innenraum angeordnet ist. Fig. 7 zeigt fer­ ner, daß den beiden Systemen ein Koordinator Gesamtfahrzeug übergeordnet ist, welcher über zwei Kommunikationsbeziehun­ gen mit den beiden Systemen verbunden ist. Ferner ist eine Komponente Umweltgrößen in einer sehr hohen Ebene darge­ stellt, welche über Auskunftsabfragen mit dem Reibwertschät­ zer und dem Subsystem Schiebedach (dort beispielsweise mit dem Schiebedachschalter) verknüpft ist.

Durch die erfindungsgemäße Informationsbeschaffung stehen die Informationen immer dort zur Verfügung, wo sie zur For­ mulierung von Aufträgen benötigt werden. Weiterhin wird er­ reicht, daß variantenspezifische Informationsgeber nur in den Varianten existieren, in denen sie gebraucht werden. Es ergibt sich, daß bestimmte Informationsgeber wie beispiels­ weise Bedienelemente, für die Benutzer nicht generell einer Ebene zugeordnet werden. Als Beispiele sind hier ein Zünd­ schloß und ein Schiebedachschalter zu nennen. Das Zündschloß ist auf einer hohen Abstraktionsebene wegen des Einflusses auf nahezu alle Komponenten zu modellieren. Dagegen findet sich der Schiebedachschalter auf einer tieferen Detaillie­ rungsebene und auch nur in den Varianten, in denen ein Schiebedach vorhanden ist.

Demnach existieren Informationsgeber auf allen Detaillie­ rungsebenen, die jeweils solche Informationen bereitstellen, die die betreffende Ebene beschreiben. Auf einer sehr hohen Abstraktionsebene sind dies Fahrzeuggrößen, die sich auf das Gesamtfahrzeug beziehen (Fahrzeugmasse, Fahrzeuggeschwindig­ keit, etc.), Umweltgrößen, die unabhängig vom Vorhandensein eines Fahrzeugs die Umwelt beschreiben (Fahrbahnbelag, Fahr­ bahnneigung, Kurvenradius, usw.), Fahrsituationsgrößen, die das Zusammenwirken von Fahrzeug und Umwelt betreffen (Aquaplaning, µ-Split, usw.), Benutzergrößen, die eine Be­ nutzeridentifikation zur Voreinstellung von individuell be­ einflußbaren Funktionen ermöglichen (Fahrertyp, Sitzpositi­ onseinstellung, Radiosender, usw.) usw. Dabei ist zu beach­ ten, daß auf dieser hohen Abstraktionsebene nur abstrakte Informationen wie beispielsweise die Identifikation eines Sitztyps enthalten sind, während die Zuordnung dieser ab­ strakten Größen zu den variantenspezifischen Größen wie der einzustellenden Sitzposition erst in der Detaillierungsebene auftaucht, die die gesamte Sitzverstellung verwaltet.

Claims (5)

1. Steuerungssystem für ein Fahrzeug, bestehend aus mehreren Komponenten, die im Rahmen einer Hierarchie in verschiedenen Ebenen angeordnet sind, wobei wenigstens eine Komponente von wenigstens einer anderen Komponente einer höheren Ebene Auf­ träge empfängt und ausführt, wobei ferner Informationen zwi­ schen den Komponenten ausgetauscht werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Komponente die von ihr benötigte Informa­ tion selbständig beschafft über Auskunftsabfragen und/oder Anforderungsbeziehungen, wobei bei Auskunftsabfragen die ge­ fragte Komponente der fragenden Komponente, die die Informa­ tion benötigt, bei Anforderungsbeziehungen die fordernde Komponente der geforderten Komponente, die diese Information benötigt, die Information zur Verfügung stellt, wobei die Informationsgeber immer der höchsten Ebene zugeordnet sind, in der die durch die von den Informationsgebern zur Verfü­ gung gestellte Information zur Auftragsbildung oder zur Auf­ tragsbearbeitung benötigt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente, die als Auftragshierarchie weiter in mehrere Komponenten aufgeteilt ist, ein (Sub)System bilden.

3. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationsbeziehungen zur Informationsbeschaffung zwi­ schen Komponenten innerhalb eines Systems derart ist, daß eine Auskunftsabfrage und/oder eine Anforderungsbeziehung von jeder Komponente zu jeder anderen möglich ist.

4. System nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auskunftsabfragen und/oder Anforderungsbe­ ziehungen über die Systemgrenzen hinaus nur in Richtung hö­ herer Ebenen erfolgt.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kommunikationsbeziehungen zwischen einzelnen Systemen Ziel- und/oder Quellkomponenten einer Auskunftsabfrage und/oder Anforderungsbeziehung genau eine Komponente des anderen Systems ist.