DE19750026A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Steuereinrichtungen für ein Fahrzeug - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Steuereinrichtungen für ein FahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Betreiben von einer Steuereinrichtung für ein Fahrzeug
gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben von einer
Steuereinrichtung in einem Fahrzeug, insbesondere eines
Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine, sind aus der
DE 42 41 790 bekannt. Die dort beschriebene
Steuereinrichtung besitzt einen Prozessor, der verschiedene
Funktionen zur Steuerung des Fahrzeugs und/oder der
Brennkraftmaschine ausführt. Abhängig davon, welche
Rechenzeit jeweils zur Verfügung steht, werden bestimmte
Funktionen ausgeführt oder nicht ausgeführt.
Dies bedeutet, bei einer erhöhten Belastung des Rechners
werden bestimmte Funktionen nicht mehr durchgeführt. Mit
Blick auf eine immer höhere Genauigkeit der Steuerung der
Brennkraftmaschine und des Fahrzeugs wird gewünscht, daß
alle Funktionen ständig ausgeführt werden sollen. Dies führt
dazu, daß immer leistungsfähigere Prozessoren verwendet
werden müssen. Prozessoren mit ausreichend großer
Rechenleistung stehen nicht oder nur mit höheren Kosten zur
Verfügung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem
Verfahren und einer Vorrichtung zum Betreiben von
Steuereinrichtungen für ein Fahrzeug, insbesondere mit einer
Brennkraftmaschine sicherzustellen, daß alle Funktionen
ständig ausgeführt werden, wobei eine kostengünstige Lösung
gefunden wird.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen
gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird eine genaue
Steuerung auch mit relativ billigen Prozessoren
gewährleistet.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1
ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die
Fig. 2 und 3 Flußdiagramme zur Verdeutlichung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung am
Beispiel einer Steuereinrichtung für ein Fahrzeug, das mit
einer Brennkraftmaschine ausgerüstet ist, beschrieben. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ist aber nicht auf diese
Anwendung beschränkt, sie kann bei allen Fahrzeugen
eingesetzt werden, insbesondere auch bei Fahrzeugen mit
Elektromotoren.
Eine erste Steuereinrichtung ist mit 100 bezeichnet. Diese
umfaßt u. a. einen ersten Prozessor 105. Die erste
Steuereinrichtung verarbeitet verschiedene Signale
verschiedener erster Sensoren 110 und 115. Der Sensor 110
liefert beispielsweise ein Signal N, das eine
Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine kennzeichnet.
Hierbei handelt es sich beispielsweise um die Drehzahl N der
Brennkraftmaschine. Der Sensor 115 liefert ein Signal, das
eine Betriebskenngröße des Fahrzeugs kennzeichnet. Hierbei
handelt es sich beispielsweise um die Fahrgeschwindigkeit V
des Fahrzeugs.
Die erste Steuereinrichtung beaufschlagt ein erstes
Stellelement 120 mit Ansteuersignalen. Hierbei handelt es
sich beispielsweise um ein Stellelement, das die Leistung
der Brennkraftmaschine beeinflußt. Hierbei handelt es sich
beispielsweise um ein Stellelement, das die einzuspritzende
Kraftstoffmenge, die Drosselklappe, die Zündung, den
Einspritzbeginn und/oder die Einspritzmenge beeinflußt.
Die Verwendung der ersten Steuereinrichtung zur Steuerung
der Brennkraftmaschine ist nicht zwingend. Die erste
Steuereinrichtung kann auch zur Steuerung anderer
Stellelemente im Fahrzeug verwendet werden. Solche
Steuereinrichtungen werden beispielsweise eingesetzt, zur
Steuerung des Getriebes, der Kupplung, von Magnetventilen
eine Hydraulikflüssigkeit in einem Bremssystem steuern, oder
andere Steuereinrichtungen.
Der erste Prozessor steuert verschiedene Funktionen zur
Steuerung des Fahrzeugs und/oder der Brennkraftmaschine.
Eine zweite Steuereinrichtung ist mit 200 bezeichnet. Diese
zweite Steuereinrichtung umfaßt einen zweiten Prozessor 205.
Die zweite Steuereinrichtung verarbeitet die Ausgangssignale
zweiter Sensoren 210 und beaufschlagt ein zweites
Stellelement 220 mit entsprechenden Signalen. In den
wesentlichen Elementen ist die zweite Steuereinrichtung 200
ähnlich aufgebaut, wie die erste Steuereinrichtung 100.
Die erste und die zweite Steuereinrichtung sind über eine
Leitung 300 verbunden, über die Daten zwischen den
Steuereinrichtungen, insbesondere zwischen den Prozessoren,
ausgetauscht werden können. Diese Verbindung ist
vorzugsweise als Bussystem, insbesondere als sogenannter
CAN-Bus ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist nicht auf Systeme
mit zwei Steuereinrichtungen mit zwei Prozessoren
beschränkt, sie kann auch besonders vorteilhaft bei Systemen
mit mehreren Steuereinrichtungen und mehreren Prozessoren
verwendet werden. Insbesondere kann auch vorgesehen sein,
daß in einer Steuereinrichtung mehrere Prozessoren
vorgesehen sind.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich
bei der zweiten Steuereinrichtung um ein sogenanntes
Kombiinstrument. Hierbei handelt es sich um ein Bauteil
eines Kraftfahrzeugs, das dem Fahrer verschiedene Signale
mittels verschiedener Instrumente anzeigt. Dies bedeutet,
das zweite Stellglied 220 ist als Anzeigemittel ausgebildet.
In dieser Ausgestaltung erfaßt der zweite Sensor 210 die
Fahrgeschwindigkeit V des Kraftfahrzeuges. Der zweite
Prozessor 205 berechnet ausgehend von den Signalen des
zweiten Sensors die Fahrgeschwindigkeit und bestimmt hieraus
Ansteuersignals zur Ansteuerung des zweiten Stellelements,
das als Anzeige ausgebildet ist.
Neben diesen Funktionen kann die zweite Steuereinrichtung
noch weitere Funktionen wahrnehmen. So kann beispielsweise
der zweite Prozessor die Funktionen einer Wegfahrsperre, das
heißt einer Identifikation des Fahrers wahrnehmen. Hierbei
ermittelt der zweite Prozessor 205, ob der Fahrer berechtigt
ist und übermittelt über die Leitung 300 dem ersten
Prozessor, daß der Fahrer berechtigt ist und damit das
Fahrzeug starten kann.
Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung handelt es sich um
lediglich eine Ausgestaltung der zweiten Steuereinrichtung.
Bei der zweiten Steuereinrichtung kann es sich auch um
weitere Steuereinrichtungen handeln, die weiterer Elemente
ansteuern. Bei diesen handelt es sich insbesondere um
Elemente, die dem Komfort im Fahrzeug dienen. So kann die
zweite Steuereinrichtung zur Steuerung der Klimaanlage,
eines Lüfters, der Getriebesteuerung oder einer Einrichtung
zur Regelung des Abstandes zum vorausgehenden Fahrzeug
handeln. In der Regel sind die Prozessoren der zweiten
Steuereinrichtung nur sehr gering ausgelastet.
Das Gesamtsystem im Fahrzeug kann als Multiprozessorsystem
angesehen werden. Insbesondere die Steuereinrichtungen zur
Steuerung der Brennkraftmaschine weisen eine sehr hohe
Belastung des Prozessors auf. Das heißt, der Prozessor führt
überwiegend zeitkritische Berechnungen durch. Dies ist
insbesondere bei hohen Drehzahlen der Fall, bei denen die
Berechnungen und die Funktionen sehr häufig abgearbeitet
werden müssen. Aus Sicherheitsgründen darf der Prozessor
keineswegs überlastet werden, das heißt, daß die Rechenzeit
zu Berechnungen der Funktionen nicht ausreicht. Dies gilt
insbesondere für wichtige Funktionen mit hoher Priorität.
Beim Stand der Technik ist deshalb vorgesehen, daß bestimmte
weniger wichtige Funktionen bei hoher Rechnerbelastung
nicht, eingeschränkt oder weniger häufig abgearbeitet
werden. Um einen sicheren Betrieb zu ermöglichen, da die
Laufzeitbelastung der Prozessoren im voraus nicht sicher
abgeschätzt werden kann, müssen Prozessoren mit ausreichend
hoher Laufzeitreserve eingesetzt werden. Häufig werden
Prozessoren eingesetzt, die überdimensioniert sind.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß bestimmte
Steuereinrichtungen überdimensioniert sind und nur eine sehr
geringe Laufzeitbelastung aufweisen. Erfindungsgemäß ist
daher vorgesehen, daß die erste Steuereinrichtung abhängig
von der Belastung bestimmte Funktionen an eine zweite
Steuereinrichtung delegiert.
Die Bestimmung der momentanen Belastung des Rechners ist
problematisch und erfordert zusätzliche Rechenzeit. Daher
ist vorgesehen, daß anstelle der Rechnerbelastung eine
Betriebskenngröße verwendet wird, die mit der
Rechnerbelastung korreliert ist. Hierbei handelt es sich
beispielsweise um die Drehzahl der Brennkraftmaschine
und/oder um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Erreicht
diese Betriebskenngröße einen bestimmten Wert, so werden
bestimmte Funktionen delegiert. Dabei kann auch vorgesehen
sein, daß die Funktionen an mehrere Steuereinrichtungen
delegiert werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bedeutet dies, daß
bei hohen Drehzahlen und/oder hohen Fahrgeschwindigkeiten
der erste Prozessor 105 eine und/oder mehrere Funktionen an
den zweiten Prozessor 205 delegiert. Hierbei handelt es sich
beispielsweise um die Berechnung der Fahrgeschwindigkeit,
die vom zweiten Prozessor im Normalbetrieb ausgeführt wird.
Da der zweite Prozessor 205 die Fahrgeschwindigkeit
lediglich zur Anzeige benötigt, kann diese Berechnung auch
mit niederer Genauigkeit erfolgen. Dies bedeutet, bei hoher
Rechnerbelastung delegiert der erste Prozessor 105 die
Funktion Geschwindigkeitsberechnung an den zweiten
Prozessor, der diese Funktion abarbeitet, wobei dies nur im
eingeschränkten Umfang ausgeführt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform ist das Programm zur Durchführung
der Funktion bereits im zweiten Prozessor vorhanden. Bei
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann auch
vorgesehen sein, daß der erste Prozessor 105 bei der
Delegation der Funktion zuerst das komplette Programm zum
zweiten Prozessor überträgt und dieser das Programm und
damit die Funktion abarbeitet. Dabei werden i.d.R. das
Programm und die erforderlichen Daten übertragen. Nach der
Abarbeitung der Funktion wird das Ergebnis wieder zum ersten
Prozessor 105 zurück übertragen. Vorzugsweise wird das
Programm anschließend im zweiten Prozessor gelöscht.
In Fig. 2a ist ein Flußdiagramm einer Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Vorgehensweise dargestellt. In einem
Schritt 400 wird eine die Rechnerbelastung kennzeichnende
Betriebskenngröße des Fahrzeuges und/oder der
Brennkraftmaschine erfaßt. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Drehzahl N der
Brennkraftmaschine. Die anschließende Abfrage 410 überprüft,
ob die Drehzahl N größer als ein erster Schwellwert SW1 ist.
Ist dies nicht der Fall, so folgt Schritt 420, indem der
normale Programmablauf erfolgt.
Ist die Drehzahl N größer als ein Schwellwert SW1, so folgt
eine weitere Abfrage 430, die überprüft, ob die Drehzahl
größer als ein zweiter Schwellwert SW2 ist. Ist dies nicht
der Fall, das heißt die Drehzahl ist größer als der
Schwellwert SW1 aber kleiner als ein zweiter Schwellwert
SW2, so werden in Schritt 435 bestimmte Funktionen F1 von
dem ersten Prozessor an einen zweiten Prozessor delegiert.
Erkennt die Abfrage 430, daß die Drehzahl größer als ein
zweiter Schwellwert SW2 ist, so folgt eine weitere Abfrage
440, die überprüft, ob die Drehzahl größer als ein dritter
Schwellwert SW3 ist.
Ist dies nicht der Fall, das heißt die Drehzahl N nimmt
Werte zwischen dem zweiten und dem dritten Schwellwert an,
es werden in Schritt 445 weitere Funktionen F2 von dem
ersten Prozessor 105 an den zweiten Prozessor 205 delegiert.
Ist die Drehzahl N größer als der dritte Schwellwert SW3, so
werden in Schritt 448 die Funktionen F3 an den zweiten
Prozessor delegiert. Im Anschluß an die Schritte 435, 445
und 448 erfolgt der normale Programmablauf in Schritt 420.
Erfindungsgemäß sind den verschiedenen Funktionen
verschiedene Prioritäten zugeordnet. Die Funktionen mit der
niedrigsten Priorität sind mit F1, die mit zweit höchster
Priorität mit F2 und die mit höherer Priorität mit F3
bezeichnet. Bei den Funktionen F1 handelt es sich
vorzugsweise um reine Komfortfunktionen, wie die Steuerung
der Klimaanlage oder eines Lüfters. Bei den zweit
wichtigsten Funktionen F2 handelt es sich um Funktionen mit
relativ geringer Priorität oder um Funktionen die auch
geringer Genauigkeit erfaßt werden können. Hierbei handelt
es sich beispielsweise, um die Erfassung der
Fahrgeschwindigkeit, oder verschiedener Temperatur- und
Druckwerte.
Bei einer vereinfachten Ausgestaltung erfolgt nur eine
Abfrage 410, das heißt bei überschreiten eines Schwellwertes
für die Drehzahl werden bestimmte Funktionen delegiert. Bei
einer verbesserten Ausgestaltung der Erfindung werden
weitere Schwellwerte abgefragt, das heißt, abhängig von der
Drehzahl werden unterschiedliche Funktionen delegiert.
Bei der dargestellten Ausführungsbeispiel werden die
Funktionen abhängig von ihrer Priorität und der Belastung
des Prozessors delegiert. Funktionen mit niedriger Priorität
werden bereits bei niederen Drehzahlen und Funktionen mit
höherer Priorität erst bei höheren Drehzahlen delegiert.
Die zweite Steuereinrichtung kann die Funktion nur
ausführen, wenn sie nicht ausgelastet ist. Bei verschiedenen
Steuereinrichtungen ist dies ständig der Fall, bei anderen
ist es möglich, daß diese ebenfalls zu stark belastet sind,
daß sie weitere Funktionen nicht übernehmen können. In
diesem Fall ist die Vorgehensweise, die in Fig. 2b
dargestellt ist, besonders vorteilhaft.
In Fig. 2b ist der Schritt 443, 445 bzw. 448 detaillierter
dargestellt. Zu Beginn wird jeweils in Schritt 500 ein
Zähler Z mit 1 gesetzt. Anschließend in Schritt 510 wird die
Belastung BZ der Steuereinrichtung Z, an die delegiert
werden soll, bestimmt. Die anschließende Abfrage 520
überprüft, ob die Belastung BZ der Steuereinrichtung Z
größer als ein Schwellwert S ist. Ist dies der Fall, so wird
in Schritt 530 der Zähler Z um 1 erhöht. Anschließend
erfolgt erneut Schritt 510, bei dem die Belastung der
nächsten Steuereinrichtung überprüft wird. Erkennt die
Abfrage 520, daß die überprüfte Steuereinrichtung Z nicht
ausgelastet ist; das heißt, daß die Belastung BZ der
Steuereinrichtung Z kleiner als der Schwellwert S ist, so
wird in Schritt 540 die Funktion an die Steuereinrichtung Z
delegiert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schwellwerte für die
Drehzahl bzw. für die anderen Betriebskenngrößen, bei denen
die Funktionen delegiert werden, adaptiert das heißt gelernt
werden. Hierzu wird, wie in Fig. 3 dargestellt,
vorgegangen. In einem ersten Schritt 450 wird die Drehzahl N
bzw. eine andere Betriebskenngröße erfaßt. Anschließend in
Schritt 452 wird die nicht ausgenutzte Rechenzeit RLZ
bestimmt. Hierbei handelt es sich um die Zeit, in der der
Prozessor nicht tätig ist. Ausgehend von dieser Größe wird
in Schritt 454 ein Wert für die Belastung B des Prozessors
bestimmt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um die
Rechnerauslastung, die sich aus dem Verhältnis zwischen der
nicht ausgenutzten Rechenzeit RLZ und der Gesamtrechenzeit
zusammensetzt.
Anschließend überprüft die Abfrage 460, ob der Wert der
Belastung größer als ein erster Schwellwert BW1 ist. Ist
dies nicht der Fall, so endet das Programm in Schritt 470.
Erkennt die Abfrage, daß die Belastung größer als ein erster
Wert BW1 ist, so folgt die Abfrage 480, die überprüft, ob
die Belastung größer als ein zweiter Schwellwert BW2 ist.
Ist dies nicht der Fall, das heißt die Belastung bewegt sich
zischen dem ersten Schwellwert BW1 und dem zweiten
Schwellwert BW2, so wird die in Schritt 450 erfaßte Drehzahl
N in Schritt 485 als erster Schwellwert SW1 abgespeichert.
Erkennt die Abfrage 480, daß die Belastung größer als der
zweite Schwellwert BW2 ist, folgt die Abfrage 490, die
überprüft, ob die Belastung größer als ein dritter
Schwellwert BW3 ist. Ist dies nicht der Fall, das heißt die
Belastung bewegt sich zwischen dem zweiten und dritten
Schwellwert, es wird in Schritt 495 der Schwellwert SW2 mit
den momentanen Drehzahlwert N besetzt. Erkennt die Abfrage
490, daß die Belastung größer als der dritte Schwellwert
ist, so wird in Schritt 499 der Schwellwert SW3 mit dem
aktuellen Drehzahlwert N besetzt. Anschließend an die
Schritte 485, 495 und 499 endet das Programm in Schritt 470.
Claims (8)
1. Verfahren zum Betreiben einer Steuereinrichtung für ein
Kraftfahrzeug, insbesondere mit einer Brennkraftmaschine,
mit wenigstens einem ersten Prozessor, der verschiedene
Funktionen zur Steuerung des Fahrzeugs und/oder der
Brennkraftmaschine ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß
abhängig von Betriebskenngrößen des Fahrzeugs und/oder der
Brennkraftmaschine Funktionen an wenigstens einen zweiten
Prozessor delegiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Betriebskenngrößen insbesondere die Drehzahl der
Brennkraftmaschine und/oder die Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs verwendet werden.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ausgehend von den Betriebskenngrößen
eine die Belastung der Prozessoren kennzeichnende Größe
ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß den Funktionen unterschiedliche
Prioritäten zugeordnet sind, und daß die Funktionen abhängig
von ihrer Priorität und der die Belastung der Prozessoren
kennzeichnenden Größe delegiert werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Prozessor das Programm
zur Abarbeitung der Funktion zum zweiten Prozessor überträgt
und das Ergebnis zum ersten Prozessor zurück übertragen
wird.
6. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Prozessor den Auftrag
zur Bearbeitung einer Funktion zum zweiten Prozessor
überträgt und das Ergebnis zum ersten Prozessor zurück
übertragen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Prozessor die
Funktion nur in eingeschränktem Umfang ausführt.
8. Vorrichtung zum Betreiben einer Steuereinrichtung für ein
Kraftfahrzeug, insbesondere mit einer Brennkraftmaschine,
mit wenigstens einem ersten Prozessor, der verschiedene
Funktionen zur Steuerung des Fahrzeugs und/oder der
Brennkraftmaschine ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Prozessor abhängig von Betriebskenngrößen des Fahrzeugs
und/oder der Brennkraftmaschine Funktionen an wenigstens
einen zweiten Prozessor delegiert.
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