JP4611740B2 - 少なくとも２つの互いに接続された制御装置を駆動する方法，および計算機システム - Google Patents

Description

本発明は，少なくとも２つの互いに接続された制御装置を駆動する方法に関する。制御装置は，センサ技術データにアクセスして，特に車両内における駆動シーケンスを制御するための少なくとも１つのコンピュータプログラムをそれぞれ処理する。制御装置は，同期化情報を交換する。

本発明はさらに，少なくとも２つの互いに接続された制御装置と，データ伝送媒体とを有する計算機システムに関する。データ転送媒体は，制御装置間で同期化情報を交換するために，制御装置を接続する。制御装置は，センサ技術データにアクセスし，特に車両内における駆動シーケンスを制御するための少なくとも１つのコンピュータプログラムをそれぞれ処理する。データ伝送媒体は，純粋な有効データを伝送するために用いることもできる。データ自体の伝送を，同期化情報として利用することができる。

自動車に関する技術の領域からは，自動車内の種々の駆動シーケンスを制御装置を用いて開ループ制御や閉ループ制御することが知られている。開ループ制御や閉ループ制御すべき駆動シーケンスは，たとえば内燃機関の駆動（トルク制御，回転数制御，噴射時間の制御など），電子的な操舵（ステア−バイ−ワイヤ），電子的なブレーキ（ブレーキバイ−ワイヤ）または他のＸバイ・ワイヤシステムの駆動，安全上重要な機能（走行安定性制御，ブレーキのためのアンチブロッキングシステム，アンチスリップ制御，アクティブステアリング，アクティブダンパー制御など）および快適機能（空調，電子的なシート，ミラーまたはステアリングホィールの変位，電気的なウィンドウリフター，スライドルーフなど）の駆動に関するものである。

開ループ制御や閉ループ制御すべき駆動シーケンスの複雑さが増すにつれて，開ループ制御／閉ループ制御機能を満たすために制御装置上で遂行されるコンピュータプログラムの複雑さも増す。そのため，制御装置ハードウェアへのより高い要請が生じる。特に，開ループ制御／閉ループ制御機能を満たすためには，センサの入力を介して制御装置へ提供されるセンサ信号がますます多く処理されなければならない。しかし，センサの入力の数は，制限されている。従って最近の複雑な駆動シーケンスの開ループ制御や閉ループ制御を可能にするためには，もっと大きい数の入力を有する制御装置が開発されて，販売されなければならないことになる。しかし，新しい制御装置の開発は，複雑であり，かつコストがかかる。新しく開発される制御装置によって種々の制御装置の多様性が上昇し，個々の制御装置の個数は少なくなり，それが同様に制御装置のための付加的なコストと結びついてしまう。

しかし，特に自動車に関する技術の領域内では，少ないコストと，標準化された構成部品，高い生産性が，構成部品の競争力のためには極めて重要である。

今日ではすでに，従来の標準の制御装置は，自動車内の複雑な駆動シーケンスのために本来必要とされるよりも少ない極をもったプラグを有している。しかし，上述した理由から，より多い極を有するプラグを備えた新しい制御装置は，近い将来においては提供されない可能性が高い。従って，標準の制御装置によって最近の複雑な駆動シーケンスを開ループ制御および／または閉ループ制御することのできる他の可能性を考案することが重要である。

情報技術の領域では，計算機の容量を向上させるために，多数の計算機（たとえばいわゆるＰＣ，パーソナルコンピュータ）をデータ伝送媒体によって互いに結合して計算機システムとすることが知られている。データ伝送媒体は，無線接続，光学接続または導線と結びついた接続とすることができる。データ伝送媒体を介して，データと情報を任意のプロトコルを介して伝送することができる。このような分散された計算機システムの計算機上では，様々な機能を有する種々のコンピュータプログラムが遂行される。個々の計算機上での遂行は，上位に位置づけられたユニットによって，あるいは計算機システムの計算機（いわゆるマスター）によって，調整される。この目的のために，マスターが同期化情報をデータ伝送媒体を介して他の計算機（いわゆるスレーブ）へ伝達することが可能である。分配された計算機システムによって，極めてフレキシブルに，計算出力とメモリ容量に関してより大きい計算機容量を得ることが可能である。その場合には個々の計算機に比べて，計算機システムの入力および／または出力の数が多いことは，何ら役割を果たさない。さらに，計算機システムの１つの計算機における詳細な入力信号が，必ずしも他の計算機においては必要とされず，従ってこの１つの計算機から残りの計算機へ伝達されることもない。これは，計算機上で種々のコンピュータプログラムが遂行されていることに基づいており，それらのコンピュータプログラムは，通常異なる入力信号を必要とする。

冒頭で説明した従来技術に基づいて，本発明の課題は，計算機システムを，計算機システムを用いて，たとえば最近の自動車内で発生するような，特に複雑な駆動シーケンスも，簡単かつ安価な方法で，従来の制御装置によって開ループ制御および／または閉ループ制御することができるように，形成し，かつ展開することである。

この課題を解決するために，複数の制御装置が，同一のコンピュータプログラムを，調節可能なタイムスキュー（オフセット）をもって時間同期で処理する方法が，提案される。

本発明によれば，複数の制御装置が，データ伝送媒体を介して計算機システムに結合される。その場合に，計算機容量の増大よりも，むしろセンサ技術データを制御装置へ伝達するために使用可能な入力の数の増大が重要である。計算機システムのすべての制御装置上で，同一のコンピュータプログラムが処理される。すなわち制御装置は，開ループ制御および／または閉ループ制御機能を満たすために必要な計算を実施することができるようにするために，同一の入力信号（センサ技術データ）を必要とする。しかし，本発明によれば，すべてのセンサ技術信号が入力を介してすべての制御装置へ導かれるのではない。むしろ，コンピュータプログラムによって必要とされ，かつ提供されるセンサ技術データの全体が，計算機システムの個々の制御装置へ分割される。その後この制御装置からセンサ技術データがデータ伝送媒体を介して計算機システムの他の制御装置へ伝送され，それによってセンサ技術データがその他の制御装置にも提供される。

個々の制御装置内でコンピュータプログラムは，同期して，特に時間同期して，すなわち厳しく予め定められたタイムスライス内で，処理される。もちろん，データ伝送媒体を介してのセンサ技術データの伝送は，時間を必要とし，その時間の間センサ技術データはまだすべての制御装置内には提供されていない。さらに，センサ技術データは，すべての制御装置に同時に提供されない。というのは，センサ技術データの伝送は異なる長さの時間を必要とするからである。必要な時間の長さは，たとえば，送信する制御装置と受信する制御装置との間の距離，データ伝送媒体のフル稼働，あるいはデータ伝送を損なう可能性のある干渉に依存する。計算機システムの制御装置内のデータ一貫性に対する要請から，かつセンサ技術データの伝送に基づく時間遅延を考慮するために，計算機システムの制御装置は時間的なスキューをもって駆動され，制御装置内のコンピュータプログラムはタイムスライスの開始後，調節可能なデッドタイムの経過後に初めて処理される。デッドタイムは，センサ技術データ，および場合によっては他のデータや情報を制御装置間で交換するために利用される。タイムスキューは，絶対的，すなわち計算機システムのすべての制御装置のための上位に位置づけられたタイムスロットに関して等しい大きさであるか，あるいは相対的，すなわち個々の制御装置の互いに対するタイムスキューである。通常，それは，計算機システムのマスター制御装置とスレーブ制御装置の間，およびスレーブ制御装置間の互いに対する相対的なタイムスキューである。

制御装置が一方向のデータ伝送媒体を介して互いに接続されている計算機システムにおいては，データ伝送に必要な時間は，双方向のデータ伝送媒体を有する計算機システムの場合のおよそ２倍である場合が多い。２つの制御装置を有する計算機システムの例で，タイムスキューを説明する：２つの制御装置は，個別のセンサ技術データを受信する。次に，第１の制御装置がセンサから受信したデータを，第２の制御装置へ伝送する。そこではセンサから直接受信したセンサ技術データと，第１の制御装置から受信したセンサ技術データが提供されるので，すでにタイムスライスが用意されており，コンピュータプログラムの処理を開始することができる。センサ技術データの受信後に，第２の制御装置自体は，センサから受信したセンサ技術データを第１の制御装置へ伝送する。そこでは第１の制御装置に対する時間遅延をもって，アクティブなタイムスライスとコンピュータプログラムの処理を開始することができる。なお，２つの制御装置によって計算された結果，たとえばアクチュエータのための駆動信号は，まず，中間メモリに一時的に記憶されなければならず，その後に共通に読み出され，かつアクチュエータに同時に供給される。

本発明は，さらに，たとえば自動車においてますます増加している，複雑な駆動シーケンスの開ループ制御および／または閉ループ制御のために提供される。また本発明によれば，開ループ制御や閉ループ制御機能を満たすために処理されるセンサ技術データよりも少ない入力を有する標準の制御装置を使用することができるという利点を有している。制御装置を計算機システムに結合することによって，実際に，個々の制御装置に更なる付加的な入力がエミュレートされる。標準の制御装置の使用によって，複雑な駆動シーケンスの開ループ制御および／または閉ループ制御のためのコストも，低く抑えることができる。

センサ技術データがそれぞれ唯一の制御装置にしか提供されない場合に，本発明によって，データ一貫性も保証され，かつ計算機システムのすべての制御装置に実際に同一のデータを使用できることが保証される。アナログのセンサ技術データが計算機システムの複数の制御装置へ提供されたとすると，制御装置内で実施されるＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換のための異なる限界によって，制御装置内にセンサ技術データのための異なるデジタルの値が存在することになり，それによってデータ一貫性はもはや保てなくなくなってしまう。これは，本発明によって防止することができる。各センサ技術データが唯一の制御装置によって受信されて，そこでＡ／Ｄ変換されるからである。

本発明の好ましい展開によれば，制御装置内に同一のセンサ技術データが提供されることが，提案される。従って制御装置間のセンサ技術データの伝送は，センサ技術データの伝送後にすべての制御装置内に同一のセンサ技術データが完全に提供されているように，行われる。その場合には，種々の制御装置間の同一のセンサ技術データは，同一の値を有する。

すべての制御装置が同一のコンピュータプログラムを処理し，同一のセンサ技術データを用いて同一の計算を実施し，制御装置が機能し得る場合，またはコンピュータプログラムがエラーなく処理される場合には，同一の結果がもたらされるはずである，という事実は，ハードウェアおよび／またはソフトウェアの機能監視に使用することができる。これは，たとえば，求められた結果の比較によって，あるいは多数選択（ｍからｎを選択，その場合にｎ＜ｍ）によって行うことができる。

本発明の好ましい実施形態によれば，制御装置は，それぞれがセンサからのすべてのセンサ技術データの一部のみを得て，制御装置がセンサ技術データを交換するので，各制御装置内にすべてのセンサ技術データが提供されることが，提案される。この実施形態によれば，個々の制御装置のために実際には他の付加的な入力がエミュレートされる。そのため，標準の制御装置（センサ技術のための制限された数の入力を有する）を使用するにもかかわらず，複雑な駆動シーケンスを（個々の制御装置が有する入力よりも多いセンサ技術信号を処理しながら）開ループ制御および／または閉ループ制御することができる。それによって複雑な駆動シーケンスを開ループ制御および／または閉ループ制御するためのコストも，低く抑えることができる。

好ましくは，タイムスキューは，制御装置間でセンサ技術データを交換するために必要とされる時間の長さに従って調節される。制御装置がコンピュータプログラムを処理するタイムスキューは，計算機システムの駆動の前に，予め調節することができる。しかし好ましくは，タイムスキューは制御装置の駆動の間，従って計算機システムの駆動中に，調節される。

本発明の他の好ましい展開によれば，タイムスキューが，制御装置間のセンサ技術データの交換に必要な時間の長さに従って制御されることが，提案される。制御によって，タイムスキューは常にできる限り小さくなる。他方ではまた，タイムスキューが小さすぎるように選択されないことが保証されるので，センサ技術データがまだすべての制御装置内に提供されていなくても，コンピュータプログラムの処理が開始される。

他の好ましい実施形態によれば，タイムスキューが，制御装置間でセンサ技術データを交換するために必要とされる時間の長さに従って緩衝して調節ないしは制御されることが，提案される。緩衝は，たとえば，タイムスキューがもともと大きすぎるように調節されており，データ伝送がタイムスキューの経過よりずっと前に終了していることが，何回も繰り返し示された場合に初めて，タイムスキューないしはタイムスライスが短縮されることによって，実現される。従って伝送の長さの各変化が，即座に，かつ直接，タイムスライスの変化をもたらすことがない。この措置によって，実際に，伝送の長さのジッタが緩衝される。

そして，制御装置の同期化が，別の同期化情報の伝送なしで，データ伝送媒体を介して有効データを交換することのみによって実施されることが，提案される。それは，特にローレベル同期化である。これは，マスターとスレーブの間（マスターに対して）で最適化される時間的なスキューである。それに対してハイレベル同期化は，その時々の計算スロット？においてデータ一貫性を形成するためのマルチプレクサの同期化である（マスター−ＭＵＸ＝スレーブ−ＭＵＸ）。提案された方法によれば，たとえば，データ伝送媒体を介して伝送されるメッセージ内に，有効データの他に，スケジューリング情報としてのタイムスライスカウンタ（タスクカウンタ）が含まれていることが考えられる。

本発明の課題の他の解決手段として，制御装置が調節手段によって調節可能なタイムスキューをもって時間同期して，同一のコンピュータプログラムを処理する計算機システムが，提案される。

好ましい展開によれば，制御装置の１つがマスター制御装置として，残りの制御装置がスレーブ制御装置として定義され，その場合にマスター制御装置が同期化情報をスレーブ制御装置へ伝送することが，提案される。同期化情報の伝送は，好ましくは同様に，データ伝送媒体を介して行われる。マスター制御装置は，固定の時間同期のタイムスロットを予め定め，スレーブ制御装置はそのタイムスロットに従わなければならない。マスター制御装置とスレーブ制御装置のための同一のコンピュータプログラムは，単にケーブルハーネス内の制御装置符号化ピン（Ｋｏｄｉｅｒｐｉｎ）によって，マスター内の，あるいはスレーブ内の駆動に調節される。

本発明の好ましい実施形態によれば，スレーブ制御装置は，計算機システムの始動後に自動的にマスター制御装置のタイムベースに同期化されることが，提案される。これは，計算機システムの始動後（たとえばシステムの調節後，あるいはエラーの発生後の新規スタート）しばらくして（たとえば１０ｍｓ），同期化プロセスが終了した後に，スレーブ内でマスター内と同一のタイムスライスが時間同期で開始されることを，意味している。もちろん個々の制御装置内で異なるタイムスキューを調節することができるので，複数の制御装置は，それらが時間同期で作動するにもかかわらず，異なる時点でコンピュータプログラムの処理を開始することができる。同期化に必要な情報の伝送は，データ伝送媒体を介して行われる。

コンピュータプログラムの時間同期の処理に，アングル同期のタイムスロットを重畳させることができる。そのタイムスロットによってたとえば，クランク軸の回転角度に従った計算を，時間同期のタイムスロットに関係なく，いつでも正しい時期に実施できることを，保証することができる。アングル同期のタイムスロットは，たとえばインターラプト指令によって実現することができる。データ伝送媒体を介して，アングル同期のタイムスロット内で伝送されたメッセージは，特に高い優先順位を有している。

また，制御装置にそれぞれセンサの一部のみが接続されており，各制御装置はすべてのセンサ技術データの一部のみを入手し，かつ制御装置がデータ伝送媒体を介してセンサ技術データを交換することによって，各制御装置内にすべてのセンサ技術データが提供されることが，提案される。

好ましくは個々の制御装置内に，センサ技術データにアクセスしながら，各制御装置内にすべての実際のセンサ技術データが提供されるまで，コンピュータプログラムの時間同期の処理を待機するための手段が設けられている。これは，必ずしも最後に読み込まれたセンサ技術データである必要はなく，過去のタイムスライスのデータであってもよい。しかし，提供されるすべてのセンサ技術データが同じ古さであること，すなわち同一のタイムスライスから来ていることが，重要である。データが過去のタイムスライスから来ている場合に，コンピュータプログラムによるデータ処理は，少し時間遅延される。しかしこれは，実際には何ら欠点とならない。それは通常わずか数ミリ秒の遅延でしかないからである。わずかに時間遅延しているにもかかわらず，制御の安定性は，保証されている。

本発明の他の好ましい展開によれば，各制御装置が，ハードウェアレベル，ハードウェアドライバレベルおよび利用ソフトウェアレベルに分割されており，駆動シーケンスを制御するコンピュータプログラムは利用ソフトウェアレベルで遂行され，センサ技術データの伝送は利用ソフトウェアレベルに関係なく，ハードウェアドライバレベルで遂行されることが，提案される。従って本発明の大部分は，ハードウェアドライバレベルに関するものであって，その中にデータ伝送媒体を介して送信し，かつ受信すること，および制御装置内にセンサ技術データを一時記憶することが実装されている。利用ソフトウェアは，それが直接センサから受信されたセンサ技術データであるか，あるいは間接的に他の制御装置からデータ伝送媒体を介して受信されたセンサ技術データであるかには関係なく，一時的に記憶されたセンサ技術データのみにアクセスする。タイムスキューの調節ないし制御も，ハードウェアドライバレベルに実装されている。

それとは異なり，従来のマルチ計算機の概念では，計算機システムの個々の制御装置を機能レベル上で互いにネットワーク化することが一般的である。すなわちマスターとスレーブのデータバスのカップリングは機能レベル上にあった。それにより，データバス設計はシステムの基本機能性に著しく依存していた。利用ソフトウェアを変更する場合には，データバスレイアウトを常に適合させなければならなかった。それを，本発明によって阻止することができる。基本機能性が変化した場合でも，安定したデータバスレイアウトを保証することができる。

他の好ましい実施形態によれば，計算機システムの駆動の間，データ伝送媒体上に，両伝送方向において，時間平均でほぼ等しいフル稼働が生じるように，センサが制御装置に対応づけられ，かつそれぞれ対応づけられた制御装置に接続されていることが，提案される。もちろんこの特徴は，制御装置の数が増加するにつれて，実現が困難になる。しかし計算機システムを設計する場合に，制御装置が，センサ技術データを受信するのとほぼ等しい頻度でセンサ技術データを送信するように，注意される。これが注意されない場合には，本来必要であるよりも，センサ技術データのための伝送時間が長くなり，かつ時間遅延が長くなってしまうことになる。

データ伝送媒体を介してのデータ伝送は，任意のプロトコルに従って行うことができる。たとえば，ファイアワイヤ，バイトフライト，フレックスレイ，ＴＴＰ（Ｔｉｍｅ Ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）またはＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）−プロトコルの使用が考えられる。しかし好ましくは，データ伝送は，ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）−プロトコルに従ったデータ伝送媒体を介して行われる。

以上説明したように本発明によれば，標準の制御装置の使用によって，複雑な駆動シーケンスの開ループ制御および／または閉ループ制御のためのコストを，低く抑えることができる。

本発明の他の特徴，利用可能性および利点は，図面に示す本発明の実施形態についての以下の説明から明らかにされる。その場合にすべての記載され，あるいは図示されている特徴は，それ自体で，あるいは任意の組み合わせにおいて，特許請求項におけるその要約またはその帰属に関係なく，かつ明細書ないしは図面におけるその表現ないし表示に関係なく，本発明の対象を形成する。

本発明の好ましい実施形態として，以下で，１０本のシリンダを有する自動車の比較的複雑な内燃機関の制御を参照する。しかし，本発明は，好ましくは自動車内の，任意の他の複雑な駆動シーケンスを開ループ制御および／または閉ループ制御するためにも使用されうる。

図１に示すように，内燃機関１内の複雑な駆動シーケンスを開ループ制御および／または閉ループ制御するために，マルチ計算機システムが使用される。マルチ計算機システムは，バスシステム４として形成されたデータ伝送媒体を用いて互いに接続されている２つの制御装置２，３を有する。バスシステム４を介してのデータ伝送は，ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）−プロトコルに従って行われる。

制御装置の１つである制御装置２は，マスター制御装置として定められ，他の制御装置３はスレーブ制御装置として定められている。マスター制御装置２は，同期化情報をスレーブ制御装置３へ伝達する。同期化情報の伝送は，ＣＡＮメッセージの形式でバスシステム４を介して行われる。マスター制御装置２は，固定の時間同期のタイムスロットを予め定め，スレーブ制御装置３はそれに従わなければならない。

２つの制御装置２，３上で，規定通りの開ループ制御および／または閉ループ制御機能を満たすために同じコンピュータプログラムが遂行される。２つの制御装置２，３のコンピュータプログラムは，大部分が同じ入力信号を処理し，それら入力信号の大部分がセンサ技術データＳ１からＳ１０とＳａからＳｃおよびＳｘからＳｚによって構成される。センサ技術データＳ１からＳ１０は，内燃機関１の１０本のシリンダＺ１からＺ１０内に配置されているセンサから生じる。センサ技術データＳａからＳｃおよびＳｘからＳｚは，内燃機関または自動車内の他の箇所に配置することのできる他のセンサから生じる。

各制御装置２，３は，センサに接続するための，限られた数の入力しか持たない。本発明に基づく計算機システムにおいては，センサの一部は一方の制御装置２に，そしてセンサの他の部分は他の制御装置３に接続されている。２つの制御装置２，３に，コンピュータプログラムを処理するための同じセンサ技術データＳ１からＳ１０，ＳａからＳｃ，ＳｘからＳｚが供給されるようにするために，入力されたセンサ技術データがバスシステム４を介して制御装置２，３間で交換される。

図２に示すように，制御装置２，３は，考え方において，ハードウェアレベル５，ハードウェアドライバレベル６および利用ソフトウェアレベル７に分割されている。ハードウェアレベル５内で，制御装置２，３はバスシステム４に接続されている。内燃機関１を制御するためのコンピュータプログラムは，制御装置２，３の利用ソフトウェアレベル７内で遂行される。データバス４を介してセンサ技術データＳ１からＳ１０，ＳａからＳｃ，ＳｘからＳｚを伝送することは，利用ソフトウェアレベル７とは関係なく遂行されて，ハードウェアドライバレベル８内で調整される。従ってコンピュータプログラムは，コンピュータプログラムによって処理されるセンサ技術データＳ１からＳ１０，ＳａからＳｃ，ＳｘからＳｚが直接センサから受信されたか，あるいは間接的にバスシステム４を介して他の制御装置２，３から受信されたかを意識しない。従って，換言すると，本発明によれば，ハードウェア的には制御装置２，３には存在していない，センサ技術データのための付加的な入力が制御装置２，３内にエミュレートされる。図２に例示する制御装置２においては，センサ技術データＳ１からＳ５とＳａからＳｃのための入力はハードウェア的に存在している。それに対してセンサ技術データＳ６からＳ１０とＳｘからＳｚはデータバス４を介して受信され，すなわち，これらのセンサ技術データＳ６からＳ１０とＳｘからＳｚのための入力がエミュレートされる。それによって，多数のセンサ技術データを処理しなければならない，極めて複雑な駆動シーケンスの開ループ制御および／または閉ループ制御課題のためにも，データバス伝送媒体を介して互いにネットワーク化されている，単純に組立てられた，安価な複数のハードウェア制御装置を有する計算機システムを使用することができる。さらに，同一の制御装置ハードウェアを，マスター制御装置として，そしてスレーブ制御装置として使用することができる。

種々のセンサ技術データＳ１からＳ１０，ＳａからＳｃ，ＳｘからＳｚがそれぞれ一度だけ制御装置２，３の一方へ案内される場合には，本発明に基づくコンセプトは他の利点を有している。この利点は，データ一貫性が保証され，かつ計算機システムのすべての制御装置２，３が実際に同一のデータを使用できることが，保証されることにある。アナログのセンサ技術データＳ１からＳ１０，ＳａからＳｃ，ＳｘからＳｚが計算機システムの複数の制御装置２，３にパラレルに提供された場合には，制御装置２，３内で実施されるＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換の異なる限界が，制御装置２，３内でセンサ技術データのための異なるデジタルの値が存在することをもたらす可能性があり，それによってもはやデータ一貫性が保てなくなくなってしまう。

データバス４を介して制御装置２，３間でセンサ技術データＳ１からＳ１０，ＳａからＳｃ，ＳｘからＳｚを交換することは，時間を必要とする。制御装置内で，各タイムスライスに常にすべての必要とされる実際のセンサ技術データが提供されることを保証するために，制御装置２，３内のタイムスライスのスタートは，調節可能なタイムスキューをもって行われる。制御装置２，３内でタイムスライスを開始させるタイムスキューは，データバスを介してのセンサ技術データの，必要とされる伝送の長さに関係する。一方の制御装置３内のタイムスライスのスタートは，他方の制御装置２内のタイムスライスのスタートに対してタイムスキューを有している。

制御装置２，３内では，所定の開ループ制御ないし閉ループ制御機能を満たすために，同一のコンピュータプログラムが遂行され，すなわち同一の入力信号（たとえばセンサからの）が処理されて，同一の出力信号が（たとえばアクチュエータを駆動するために）出力される。しかし，図１に示す実施形態においては，制御装置２からはシリンダＺ１からＺ５のアクチュエータ用に定められている出力信号のみが，これらのアクチュエータのための出力段階に導かれる（破線）。それに対してシリンダＺ６からＺ１０のための出力信号は利用されないままである。同様に，制御装置３からはシリンダＺ６からＺ１０のアクチュエータ用に定められた出力信号のみがこれらのアクチュエータのための出力段階へ導かれ（破線），それに対してシリンダＺ１からＺ５のための出力信号は利用されないままとなる。

エンジン制御装置コンセプトのための，本発明に基づくマスタースレーブシステムは，ＣＡＮバス４を介してネットワーク化された，複数の制御装置２，３のために設計されている。図３は，使用されるセンサ技術およびアクチュエータ技術を有するシステムイメージを示しており，これらのセンサ技術およびアクチュエータ技術は第２のコンセプト（図６を参照）において使用されるセンサ技術およびアクチュエータ技術と同一である。図３に示す第１の本発明に基づくコンセプトでは，マスター制御装置２とスレーブ制御装置３は同じ構造で形成されている。使用されるソフトウェアは，２つの制御装置２，３において同一である。さらに，２つの制御装置２，３は機能的にもほぼ等しい。それらは両者とも以下に例で示す機能を満たす。

参照符号８：
−信号入力
−センサ評価
−信号処理
−外気圧センサ（Ａｔｍｏｓｐｈａｒｅｎｄｒｕｃｋｆｕｈｌｅｒ：ＡＤＦ），マスター制御装置２のみ

参照符号９：
−スタートトルク
−アイドリング制御
−トルク制御およびトルク制限
−外部のトルク介入
−スムーズな作動制御器
−アクティブなサージ抑制
−給送開始と給送長さ計算
−給送開始補正（Ｂｅｇｉｎ ｏｆ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｏｄ（ＢＩＰ），噴射開始）
−過給圧制御
−排ガス還流と絞り弁駆動
−排ガス後処理
−燃料冷却駆動
−走行速度制御器（ＦＧＲ）または速度制御設備（ＧＲＡ）
−モータ軸受制御
−空調コンプレッサ駆動
−グロー時間制御
−イモビライザ
−代用機能
−校正
−追加回転

参照符号１０：
−磁気弁出力レベル

参照符号１１：
−パワー出力レベル段

参照符号１２：
−診断
−シリアルインターフェイス（マスター制御装置２のみ）
−アングルクロックカップリング（スレーブ制御装置３のみ）
−ＣＡＮコミュニケーション

以下で例示するセンサは，マスター制御装置２へセンサ技術データを供給する。
−１３．１：エンジン回転数（ＫＷ）
−１３．２：エンジン回転数（ＮＷ，カム軸）およびシリンダ認識
−１３．３：アイドリングスイッチとキックダウン（オプショナル２．ＰＷＧ）を有するペダル値発生器（ＰＷＧ）
−１３．４：過給圧
−１３．５：空気温度
−１３．６：燃料温度
−１３．７：オイル温度
−１３．８：水温１／２
−１３．９：排ガス温度１／２
−１３．１０：空気質量
−１３．１１：走行速度
−１３．１２：ＧＲＡ−操作部分（テンポマート−操作部分）
−１３．１３：ブレーキ（２）
−１３．１４：クラッチ
−１３．１５：端子５０
−１３．１６：ペンシルタイプグロープラグ（ＧＳＫ）フィードバック
−１３．１７：クラッシュセンサ
−１３．１８：タンク空スイッチ
−１３．１９：タンク蓋 開
−１３．２０：要請 補助ヒーター
−１３．２１：補助ヒーター消費信号
−１３．２２：暖房要請
−１３．２３：ラプス−メチル−センサ
−１３．２４：粒子フィルタ差圧
−１３．２５：ラムダセンサ
−１３．２６：ジェネレータ負荷
−１３．２７：空調制御

次に例示するセンサは，スレーブ制御装置３へセンサ技術データを供給する。
−１４．４：過給圧
−１４．５：空気温度
−１４．６：燃料温度
−１４．９：排ガス温度１／２
−１４．１０：空気質量
−１４．１６：ペンシルタイプグロープラグ（ＧＳＫ）フィードバック
−１４．２４：粒子フィルタ差圧
−１４．２５：ラムダセンサ

センサ技術データ１５（端子１５）は，２つの制御装置２，３へ提供される。

磁気弁出力レベル１０を介して制御装置２，３は，燃料噴射弁１６の給送開始および／または給送長さを制御する。これは，たとえばポンプ−ノズルユニット（ＰＤＥ）として，あるいはコモン−レールインジェクタとして形成されている。上記のように，制御装置２はシリンダＺ１からＺ５の燃料噴射弁１６を駆動し，それに対して制御装置３はシリンダＺ６からＺ１０の燃料噴射弁を駆動する。これは，制御装置２，３につきすべての磁気弁を駆動する必要はなく，５つの磁気弁だけが駆動されればよい，という利点を有している。それによって制御装置２，３内で出力段階で発生される廃熱を減少させることができる。

パワー出力レベル１１を介して，制御装置２は以下で例示する機能のためのアクチュエータを駆動する：
−１６．１：モータ軸受
−１６．２：タンク遮断弁
−１６．３：スタータ制御１／２
−１６．４：ジェネレータオフ
−１６．５：空調設備要請
−１６．６：クーラーベンチレータ
−１６．７：クーラーサーモスタット制御
−１６．８：燃料冷却
−１６．９：燃料ポンプリレイ
−１６．１０：換気扇制御
−１６．１１：グローリレイ
−１６．１２：電気的冷却水ポンプ
−１６．１３：触媒加熱
−１６．１４：付加的配量ポンプ
−１６．１５：補助加熱リレイ１／２
−１６．１６：補助ヒーターバーナー制御
−１６．１７：絞り弁操作装置
−１６．１８：排ガス還流操作装置
−１６．１９：排ガス還流冷却
−１６．２０：過給圧操作装置
−１６．２１：ペンシルタイプグロープラグ制御装置

パワー出力レベル１１を介して，制御装置３は，以下に例示する機能のためのアクチュエータを駆動する：
−１７．１１：グローリレイ
−１７．１３：触媒加熱
−１７．１７：絞り弁操作装置
−１７．１８：排ガス還流操作装置
−１７．１９：排ガス還流冷却
−１７．２０：過給圧操作装置
−１７．２１：ペンシルタイプグロープラグ制御装置

ＣＡＮデータバス４を介して，マスター制御装置２に，駆動スリップ制御（ＡＳＲ）／エンジンスリップ制御（ＭＳＲ）１８．１の制御装置（ＳＧ）およびトランスミッション１８．２の制御装置からデータが供給される。

制御装置２から，さらに，以下に例示するユニットへ信号が出力される。
−１９．１：診断要請を作動させるための切替え素子を有する診断インターフェイス（ＩＳＯ Ｋ）
−１９．２：システムランプ
−１９．３：ＭＩＬランプ（Malfunction Indication Lamp，オンボード診断のためのエラーランプ）
−１９．４：回転数カップリング
−１９．５：回転数表示（回転数信号）
−１９．６：消費表示（消費信号）

制御装置３においては，診断要請を作動させるための切替え素子を有する，同様な診断インターフェイス（ＩＳＯ Ｋ）が設けられている。

さらに，制御装置２，３間でのデータ交換２１のためのデータバス４が設けられている。データ交換は，センサ信号ソース値，デジタル信号，エラーステータス，制御器値および駆動ステータスに限定される。特に次のものが交換される：
−デジタルセンサ技術データ（センサ１３，１４から制御装置２，３へ供給されたアナログセンサ技術データのＡ／Ｄ変換後）
−制御器校正情報
−駆動ステータス情報
−プログラム同期化情報

自動車のメインリレイが，図３に参照符号２２で，自動車バッテリは２３で示されている。

センサ１３，１４は，大部分がマスター制御装置２に接続されている。内燃機関１の完全に複流（ｄｏｕｂｌｅ−ｆｌｏｗ）の空気システムおよび排ガスシステムによって，空気質量１３．１０，１４．１０，空気温度１３．５，１４．５，過給圧１３．４，１４．４，排ガス温度１３．９，１４．９のような信号は，マスター制御装置２とスレーブ制御装置３に別々に存在している。しかし同時に，これらの重複した信号は互いに整合して交換されるので，各制御装置はそれぞれ他方の空気路の入力データにもアクセスする。重複したセンサ技術のデータを交換する場合に，さらに，機構が開発されている。その機構によって制御装置２，３はたとえば，空気質量にアクセスし，かつ自動的に直接制御装置２，３に接続されているセンサ１３．１０，１４．１０によって測定された空気質量も入手する。「外部の」空気質量へのアクセスを介して，制御装置がデータバス４を介して間接的に入手した，他の制御装置２，３の空気質量に自動的にアクセスされる。すなわち，エラーの場合には代用反応を同期することができる。多くのセンサ１３，１４，たとえばグロープラグ（ｓｈｅａｔｈｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｇｌｏｗ ｐｌｕｇ）１３．１６，１４．１６は，ローカルに各制御装置２，３内でだけ検出され，交換されない。それらは全体システムにとって下位の重要性しかないからである。

時間同期された計算が，マスター制御装置２内で開始される。マスター制御装置２は，該当するセンサ技術データを検出して，そのセンサ技術データの一部をスレーブ制御装置３へ伝送する。しかし，データ一貫性の理由から，アクティブな計算のためには，その前にすでに準備されている調整されたタイムスライスのセンサ技術データが使用される。データ量が大きいために，すべての信号を一度に伝送することはできない。伝送はパケット単位で（たとえば常に６または６のＣＡＮメッセージ）１０ｍｓ毎にマスター制御装置２からスレーブ制御装置３へ，そしてその逆に行われる。もちろん，任意の他のタイムスロットを使用することもできる。

データパケットが完全にスレーブ制御装置３へ伝送された場合には，状態自動装置がこれを認識して，マスター制御装置２におけるのと同じタイムスライスをスタートさせる。状態自動装置は，スレーブ３内のタイムスライスの同期化に用いられ，かつ図４に示されている。どのタイムスライスが今計算されるか，という情報は，各ＣＡＮ伝送パケット内に含まれている。受信されたデータは，中間メモリ，いわゆるシャドウバッファ（図５の参照符号５１を参照）内に一時的に記憶され，マスター制御装置２と同じデータによって計算された実際のタイムスライスが，メモリ領域（いわゆるＲＡＭミラー：ＲａｍＭｉｒｒｏｒ）に記憶される。一次的に記憶する理由は，タイムスライス内のデータ一貫性のためと，タイムスライス内のデータ量が比較的大きいことである。タイムスライスが完全に最後まで計算された場合には，次のタイムスライスが開始される前に，そのためのデータ交換が終了されていなければならない。一貫したデータ交換のためのこの時間消費によって，システム内に測定可能なデッドタイムが構築される。信号は，１タイムスライスだけ遅延されるが，システム内では絶対的に同一である。

スレーブ３内でタイムスライスを同期化させるための，図４に示す状態自動装置では，計算機システムの新規スタート後（たとえばスイッチオン後またはエラー後），第１の状態３０（初期化）からスタートする。そこから，状態３１（周期経過，ＣＡＮを待機）へ移行する。データバス４からデータが受信されることなく，待機時間が経過した後に（条件３２），状態３３（強制スケジューリング）へ移行する。その後ステップ３４において，阻止時間が定められ，状態３５へ移行する。状態３５ではデータバス４からデータは読まれない。ステップ３４は，たとえば以下のように実現される：
デバウンスカウンタ−−
ｉｆ デバウンスカウンタ＝０
｛周期＝延長され，デバウンスカウンタリロード｝
ｅｌｓｅ
｛周期＝ノーマル｝
阻止時間＝周期−待機時間

代替的に，阻止時間を周期と待機時間の合計として計算することもできる。阻止時間の間，データバス４からデータは受信されない。最終的に，阻止時間が経過するとすぐに（条件３６），再び状態３１（周期経過，ＣＡＮを待機）へ移行される。阻止時間によって，いわばブラインドウィンドウが定められ，かつ，タイムスライスの短縮または延長によって，スレーブ３のタイムスロットがマスター２のタイムスロットと一致し，マスター２とスレーブ３内で同一のタイムスライスが同期して（もちろん徹底して上述したタイムスキューをもって）処理されるまで，タイムスロットによってシフトされる。阻止時間（ブラインドウィンドウ）は，制御装置２，３の同期化の干渉回避（干渉に対する影響されなさ，干渉回避性）の改良のために用いられる。阻止時間の間は，データバス４を介してデータが来てはならない。従って，タイムスライスの不必要な短縮が阻止される。

状態３１において待機時間の間にデータバス４からデータが受信された場合には（条件３７，ＣＡＮ−オブジェクト，ニューデータ），状態３８（スケジュールスタート）へ移行する。そこからステップ３９において状態４０（スケジュール阻止）へ移行することができる。ステップ３９は，たとえば以下のように実現される。
ｉｆ デバウンスカウンタ＝０
｛周期＝短縮
阻止時間＝短縮された周期のための阻止時間
デバウンスカウンタ＝短縮のためのデバウンスカウンタ｝
ｅｌｓｅ
｛周期＝ノーマル
阻止時間＝ノーマル周期のための阻止時間｝

状態４０において，エラーが発生した場合には，いわばブラインドウィンドウが定められる。周期が短縮されたか，が判断される。条件４１（阻止時間経過，現在問題になっているＣＡＮおよびデバウンスカウンタ−−）が満たされている場合には，状態４２（現在問題になっているＣＡＮ（Ｃａｎ Ａｃｔｕａｌ），周期エンドを待機）へ移行する。状態４２において，スレーブ３はデータバス４を監視するが，スケジュールされておらず，ＣＡＮメッセージが早期に（すなわち時間遅延の経過前に）完全に受信された場合に，記憶する。周期が経過した場合には（条件４３），スレーブ３は再び状態３８へ移行する。状態４２において，周期が短縮されすぎたために，まだすべてのメッセージが受信されていない場合には（条件４４，周期経過，ＣＡＮオールド，デバウンスカウンタ＝延長のためのデバウンスカウンタ），再び状態３１へ戻る。条件４５（阻止時間経過，以前のＣＡＮ（ＣＡＮ ｏｌｄ）およびデバウンスカウンタ＝短縮のためのデバウンスカウンタ）が満たされている場合には，スレーブ３は状態４６（周期エンドを待機）へ移り，そこで周期が短縮される。すべてのメッセージが受信された場合には（条件４７，周期経過，ＣＡＮアクチュアル，デバウンスカウンタ＝短縮のためのデバウンスカウンタ），スレーブ３は再び状態３８へ移行する。周期が短縮されすぎたために，すべてのメッセージがまだ受信されていない場合には（条件４８，周期経過，ＣＡＮオールド，デバウンスカウンタ＝延長のためのデバウンスカウンタ），再び状態３１へ戻る。

従って要約すると，図４に示す状態自動装置について以下のことが言える。マスター制御装置２がタイムスロットを予め定める。すなわち，スレーブ制御装置３によって何番目のタイムスライスがスタートされるべきであるか，を指示する。これから処理するタイムスライスの番号がマスター２とスレーブ３で異なっている場合には，スレーブ３のタイムスライスは短縮され，あるいは延長されて，マスター２とスレーブ３のタイムスライスの番号が同一になるまで，計算機システムは異なる長さのタイムスライスで駆動される。

初期化の間にマスター２とスレーブ３の間でデータ調整するために，特別なストラテジーが使用される。初期化の間に，アナログ値が測定される。この値によって，ＰＴ１フィルタが初期化される。マスター−スレーブ計算システムでは，コンポーネントドライバ（Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｄｒｉｖｅｒｓ， ＣＤ）が，書込み−読取りメモリ（ＲＡＭ ミラー）に一次的に記憶されている値にアクセスする，という問題がある。この書込み−読取りメモリは，初期化の間はまだ有効な値を有していない。従ってＰＴ１フィルタは誤って初期化される。

従って初期化の間に信号を検出するために，次のストラテジーが使用される：

ａ）初期化ルーチンの間に，データセット内に含まれるすべての信号のためのステータスレジスタ内に，リクエストビットがセットされる。従ってどのような場合でも，コンポーネントドライバの最初の呼出しの際に，ハードウェアへのアクセスが行われる。この第１の有効な信号値は，計算システムによって中間メモリ（シャドウバッファ）に記憶される。コンポーネントドライバは，書込み−読取りメモリからの正しくない値を利用する。

ｂ）初期化タスクの信号の調整（図３の参照符号３０）：タスク３０は，タスクカウンタ１０を有している。このタスクは，制御装置リセットの場合にだけ実施される。マスター２とスレーブ３は，信号初期化プロセスにおいて初期化プロセスのＣＡＮデータを送信する。このプロセスは，初期化のすべてのハードウェアアクセスが実施され，従って中間メモリが有効な値で満たされていることを保証するために，初期化の最後に実施される。初期化タスク３０のデータを送信した後に，マスター２とスレーブ３は，データパケットの受信を待つ。最大の待機時間は，ラベル（調節値）を介して適応させることができる。データは，受信後すぐに（このコード部分はマスター２とスレーブ３内でほぼ同時に通過される。ここではマスター２とスレーブ３内のタイムベースの同期化が可能である），デコードされて，従って専用の中間メモリに記憶される。現段階で，各制御装置２，３は，中間メモリ内に初期化にとって有効なすべての信号値を格納している。

ｃ）初期化タスク３０の信号の更新（アップデート）：信号値を中間メモリから書込み−読取りメモリへコピーする。

ｄ）初期化においてＰＴ１フィルタを初期化する信号の初期化プロセスの呼出し。

ｅ）内燃機関の走行駆動の間の計算機システムの正常駆動（ドライブモード）。

マスター２が走行駆動においてリセットを実施する場合には，マスターは初期化を通過して（上を参照），初期化タスク３０のデータパケットをＣＡＮバス４へ送信する。スレーブ３が，データパケットを受信する。時間同期のスケジュールプロセスは，タスクをスタートさせず，データパケットをＣＡＮバス４へ送信する。マスター２は，このデータパケットの評価後にその初期化を続行する（上記ｃを参照）。

スレーブ３が走行駆動においてリセットを実施する場合には，スレーブは初期化を通過して（上を参照），初期化タスク３０のデータパケットをＣＡＮバス４へ送信する。マスター２が，データパケットを受信する。時間同期のマスター−スレーブ−コンポーネント−ドライバ−スタートプロセス内で，マスターはスレーブ３からのデータパケットの要請を認識して，その時のタスクのデータではなく，初期化タスク３０のデータを送信する。スレーブ３は，このデータパケットの評価後に，その初期化を続行する（上記ｃを参照）。

図５を用いて本発明に基づく計算機システム内のメッセージおよび信号の記憶処理について説明する。マスター制御装置２内では，センサ技術データ１３が該当するハードウェア（センサ５０）から取り出されて，中間メモリ（シャドウバッファ５１）内に一時的に記憶される。それに続くタイムスライスにおいてマスター制御装置２内で計算のために利用されるセンサ技術データ１３を実際の状態に更新するために，実際のセンサ技術データ１３が中間メモリ５１から書込み−読取り−メモリ（ＲＡＭミラー５２）へコピーされる（ステップ５３）。その後センサ技術データは，この書込み−読取り−メモリから，マスター制御装置２上で遂行されるコンピュータプログラム５４によって必要な場合に読み出されて，計算のために利用される（ステップ５５）。実際のセンサ技術データ１３は，さらに，中間メモリ５１から読み出されて，メッセージメモリ（メッセージバッファ５６）に一時的に記憶される（ステップ５７）。同データはそこから，デュアルポートＲＡＭ５８とデータバス４を介してスレーブ制御装置３へ伝送される。

スレーブ制御装置３内では，マスター制御装置２の実際のセンサ技術データ１３がデュアルポートＲＡＭ５９を介してメッセージメモリ（メッセージバッファ６０）に一時的に記憶される。その後センサ技術データ１３はそこからステップ６１において中間メモリ（シャドウバッファ６２）へ転送される。スレーブ制御装置３内でそれに続くタイムスライスにおいて計算に利用されるセンサ技術データ１３を実際の状態に更新するために，マスター制御装置２から受信された実際のセンサ技術データ１３が中間メモリ６２から書込み−読出し−メモリ（ＲＡＭミラー６３）へコピーされる（ステップ６４）。その後同データはこのメモリから，必要な場合にスレーブ制御装置３上で遂行されるコンピュータプログラム６５によって読み出されて，計算に利用される（ステップ６６）。

さらに，スレーブ制御装置３内でセンサ技術データ１３が該当するハードウェア（センサ６７）から取り出されて，中間メモリ６２内に一時的に記憶される。スレーブ制御装置３内でそれに続くタイムスライスにおいて計算に利用されるセンサ技術データ１３を実際の状態に更新するために，実際のセンサ技術データ１３が中間メモリ６２から書込み−読取り−メモリ６３内へコピーされる（ステップ６４）。その後同データは，スレーブ制御装置３上で遂行されるコンピュータプログラム６５によって必要な場合にこのメモリ６３から読み出されて，計算に利用される（ステップ６６）。実際のセンサ技術データ１３は，さらに，中間メモリ６２から読み出されて，メッセージメモリ６０内に一時的に記憶される（ステップ６８）。その後同データはそこからデュアルポートＲＡＭ５９とデータバス４を介してマスター制御装置２へ転送される。

マスター制御装置２内では，スレーブ制御装置３からの実際のセンサ技術データ１３がデュアルポートＲＡＭ５８を介してメッセージメモリ５６内に一時的に記憶される。その後センサ技術データ１３はそこから，ステップ６９において中間メモリ５１へ転送される。マスター制御装置２内でそれに続くタイムスライスにおいて計算に利用されるセンサ技術データを実際の状態に更新するために，スレーブ制御装置３から受信された，実際のセンサ技術データ１３が中間メモリ５１から書込み−読取り−メモリ５２へコピーされる（ステップ５３）。その後同データはこのメモリから，マスター２上で遂行されるコンピュータプログラム５４によって必要な場合に読み出されて，計算に利用される（ステップ５５）。

中間メモリ５１，６２内には実際の（時点ｎで処理される）タイムスライスのセンサ技術データ１３が格納されているが，コンピュータプログラム５４，６５の本来の処理は過去の（時点ｎ−１で処理される）タイムスライスのセンサ技術データ１３を用いて行われる。コンピュータプログラム５４，６５は，利用ソフトウェア層７からセンサ技術データ１３の新しい値の要請７０，７１をハードウェアドライバ層６へ送信する。ステップ５０から６９を有する上述したシーケンスが，利用ソフトウェア層７には気づかれずに行われる。利用ソフトウェア層７は，ステップ５５と６６においてセンサ技術データ１３のための新しい値が利用ソフトウェア層へ伝達されることを，確認するだけである。データが正確にどこから来たか，そしてそれが実際の（現時点での）データであるか，あるいは過去のタイムスライスのデータであるか，は利用ソフトウェア層７にとっては，どうでも良いことである。

マスター制御装置２とスレーブ制御装置３の間での正確なデータ交換を保証するために，３つの異なる信号−および／またはメッセージ−メモリが必要とされる（図５を参照）。具体的には下記の通りある。

ＭＳ−メッセージバッファ（メッセージメモリ）５６，６０：完全なＣＡＮメッセージを一時的に記憶するためのメモリである。

シャドウバッファ（中間メモリ）５１，６２：２０ｍｓ／１００ｍｓのタイムスライスのすべての信号が交換されるまで，個々の信号を一時的に記憶するためのメモリである。シャドウバッファへのアクセスは，メッセージ受信，メッセージ送信の範囲で，およびＲＡＭミラーを更新するために，マスタースレーブドライバを介してのみ行われる。

ＲＡＭミラー（書き込み／読み出しメモリ）５２，６３：実際の計算のために使用されるすべての信号を有する。ハードウェア（たとえばＡ／Ｄ変換器）の代わりにこのバッファへの信号アクセスが行われる。

制御装置２，３の始動の際に予めデータ一貫性を保証するために，特殊なストラテジーが開発されている。そのストラテジーは，計算機プログラムの本来のスタートの前に，選択されたデータを調整する。その場合に好ましくは，マスター制御装置２とスレーブ制御装置３のコンピュータプログラム内で極めて特殊な時点が同時に（１００マイクロ秒領域内）処理される。これが，個々の制御装置２，３のタイムベースの調整を可能にする。従ってたとえば，バッテリ電圧の電圧急落を最小限に抑えるために，マスター制御装置２とスレーブ制御装置３内でグロープラグ制御信号を互いに対して正確にずらすことができる。

センサ技術データの他に，利用ソフトウェアに基づく任意のデータを，いわゆるユーザー信号として，この信号交換へ取り入れることができる。しかしこの信号は，そのリアルタイム性を不必要に劣化させないために，一時記憶はされない。伝送時点の選択に従って，これらの信号もマスタータイムスライスとスレーブタイムスライス内で等しく使用することができる。

センサまたはアクチュエータを他方の制御装置へシフトさせることは，比較的わずかなコンフィグレーション変更で済ませうる。というのは，すべてのアクチュエータ技術値は両方の制御装置２，３内で計算されて，出力段階でのエラーが結合されているからである。

マスター−スレーブ−システムの安全コンセプトについては，ここではこれ以上詳しく説明しない。ただ，幾つかのキーポイントをリストアップする：
−ＣＡＮバス ハードウェア監視；
−ＣＡＮバス 受信と送信についてのデータ監視；
−ＣＡＮバス 完全なデータパケットを介してチェックサムによるデータ監視；
−各制御装置２，３内の正しいタイムスライス順序の監視；
−マスター制御装置２によるスレーブ制御装置３の正しいタイムスライス順序の監視；および
−他方の制御装置による，駆動の間の一方の制御装置リセットの認識

２つの制御装置２，３は，同一のコンピュータプログラムを調節可能なタイムスキューをもって同期して処理し，かつ同一のセンサ技術データ１３にアクセスする。従ってこの視点は，本来，マスター−マスター−コンセプトである。

図６には，本発明に基づく計算機システムの他の実施形態のシステムイメージが，使用されるセンサ技術およびアクチュエータ技術と共に示されている。図３に示す実施形態と比べて，ここに示す実施形態では，マスター制御装置２に，オイル温度を検出するためのセンサ１３．７，排ガス温度を検出するためのセンサ１３．９およびペンシルタイプグロープラグフィードバックのためのセンサ１３．１６，クラッシュセンサ１３．１７，タンク空スイッチ１３．１８，タンク蓋の状態（開，閉）を報告するためのスイッチ１３．１９，補助加熱の要請を報告するためのスイッチ１３．２０，補助ヒーター消費信号のためのセンサ１３．２１，暖房要請のためのセンサ１３．２２，ラプス−メチル−センサ１３．２３，粒子フィルタ内の差圧のためのセンサ１３．２４並びにラムダセンサ１３．２５が設けられていない。さらに，図６に示す実施形態では，ＭＩＬ−要請のためのスイッチ１３．２８とグロー時間リレイの状態を表すスイッチ１３．２９が設けられている。スレーブ３においては，排ガス温度のためのセンサ１４．９とペンシルタイプグロープラグフィードバックのためのセンサ１４．１６，粒子フィルタ内の差圧のためのセンサ１４．２４およびラムダセンサ１４．２５が設けられていない。

パワー出力段階を介してマスター制御装置２によって駆動されるアクチュエータは，タンク切替え弁１６．２，スターター制御１６．３，ジェネレータオフ１６．４，空調設備要請１６．５，クーラーサーモスタット制御１６．７，換気扇制御１６．１０，電気的な冷却水ポンプ１６．１２，触媒加熱１６．１３，付加配量ポンプ１６．１４，付加リレイ１６．１５，補助ヒーターバーナー制御１６．１６，排ガス還流冷却１６．１９およびペンシルタイプグロープラグ制御装置１６．２１を備えていない。その代わりに，クーラー換気扇バイパス／遮断リレイ１６．２２，追加回転ポンプ１３．２３，クーラー換気扇 過給空気１６．２４，油圧クーラー換気扇１６．２５，クーラーサーモスタット加熱１６．２６および空調オフ１６．２７が設けられている。スレーブ制御装置３によって駆動されるアクチュエータは，グローリレイ１７．１１，触媒加熱１７．１３，排ガス還流冷却１７．１９およびグロープラグ制御装置１７．２１を有していない。データバス４を介してマスター２とスレーブ３の間で伝送されるデータ（参照符号２１）は，特に，量または推進ステータス，シリンダカウンタ，ＡＲＦとＬＤＲのための駆動ステータスおよび入力量である。

マスター制御装置２の機能９は，排ガス後処理を有しておらず，スタートトルクの代わりにスタート量が考慮される。スレーブ制御装置３の機能９は，スタートトルク，アイドリング制御，トルク制御および制限，外部のトルク介入，スムーズ作動制御器，アクティブなサージダンパー，排ガス後処理，燃料冷却の駆動，ＦＧＲ（ＧＲＡ），モータ軸受制御，空調コンプレッサ駆動，グロー時間制御およびイモビライザには該当しない。

図６に示す実施形態では，マスター制御装置２とスレーブ制御装置３の機能範囲は比較的大きく異なっているが，２つの制御装置２，３内で同じコンピュータプログラムが作動する。その場合にスレーブ制御装置３内ではアクチュエータ１７を駆動するため，または開ループ制御および／または閉ループ制御機能を満たすために，コンピュータプログラムによって計算されるすべての値が利用されるのではない。しかしそれは，図６に示す計算システムにおいてもマスター制御装置２とスレーブ制御装置３内で同一のコンピュータプログラムが調節可能なタイムスキューをもって時間同期で実施されること，およびマスター制御装置２とスレーブ制御装置３において同一のセンサ技術データが提供されることを，何ら変更するものではない。

センサ１３，１４とアクチュエータ１６，１７のエラーの記憶処理は，マスター制御装置２内とスレーブ制御装置３内で別々に行われる。記憶されている，エラーの発生に関する情報は，マスター制御装置２とスレーブ制御装置３の間で交換し，または調整することができる。しかし，エラーの状態に関する情報（たとえば，いつ，何が，どこで？）は，エラーメモリ内に残り，かつ調整はされない。保守目的で診断インターフェイス１９．１（図６参照），２０．１（図３参照）を介してエラーメモリを読み出すことができるようにするためには，エラーメモリが異なるアドレス（いわゆる刺激アドレス）によって応答可能でなければならない。これは，その他においてマスター制御装置２とスレーブ制御装置３のソフトウェアが同一であるために，必要となる。診断インターフェイス１９．１，２０．１を介してエラーメモリを読み出すことは，たとえばＣＡＮバス（ＫＷＰ２０００）を介して，あるいはシリアルのインターフェイス（Ｋ−ライン）を介して行うことができる。

図に例示されているマスター−スレーブシステムにおいては，２つの制御装置２，３がＣＡＮバス４を介して互いに接続されている。センサ１３，１４は，一部は制御装置２，３にだけ接続されている。従ってセンサ技術データは，時間同期のタスクの内部でデータ一貫性を維持しながら一方の制御装置２から他方の制御装置３へ，または一方の制御装置３から他方の制御装置２へ伝達されなければならない。

ＣＡＮメッセージのデータ多重化は，データ識別子（データＩＤ）を用いて行われる。マスター−スレーブシステム内でセンサ技術データ１３を調整するためのメッセージは，以下の構造を有している。

時間同期のメッセージ伝送は，本実施形態においては，１０ｍｓスロットで行われる。

その場合に，ＣＡＮメッセージにおいて常に１つのブロックが，制御装置２，３間で交換される。ブロックエンド，従ってデータ伝送の最後は，定められたＣＡＮ識別子によって認識される。このＣＡＮ識別子は，ＣＡＮ伝送ブロック内で最後のメッセージとして排他的に送られる。最後のＣＡＮメッセージは，次のように構築されている。

上述した実施形態において，２つの制御装置２，３内で２０ｍｓタスク（ＭＳ＿Ｔａｓｋ２０）と１００ｍｓタスク（ＭＳ＿Ｔａｓｋ１００＿０からＭＳ＿Ｔａｓｋ＿１００＿９）が１０ｍｓ部分（タイムスロットまたはスロット７０，７１）に分割されて，１０ｍｓタイムスロット内でスケジュールされる。すなわち，２０ｍｓ後に２０ｍｓタスクのすべての部分が，そして１００ｍｓ後には１００ｍｓタスクのすべての部分が実施される（図７のタイムスライスの分割と処理を参照）。マスター制御装置２は，マスター制御装置２の測定されたセンサ技術データ１３をスレーブ制御装置３へ伝送するために，１０ｍｓ毎にＣＡＮメッセージを送信する。このＣＡＮメッセージ伝送内で，どのタイムスライスがマスター２内で実際に実施されるか，の情報も，カウンタ（タスクカウンタ）の形式で一緒に送信される。この一緒に送信される，実際のタイムスライスの番号は，１００ｍｓタスク（ＭＳ＿Ｔａｓｋ１００＿０からＭＳ＿Ｔａｓｋ＿１００＿９）の内部で表される（＃ｉ，ｉ＝０から９）。スレーブ制御装置３は，その１０ｍｓタスクのスタートを図４に示す状態自動装置を用いて同期させる。スレーブ制御装置３は，実際の１０ｍｓタイムスライスのためのカウンタをマスター制御装置２へ伝送する。このようにして，マスター制御装置２はスレーブ制御装置３内のタイムスライスの順番を監視することができる。

図８を用いて，マスター−スレーブシステム内のデータ交換を詳細に説明する。マスター２とスレーブ３のコンピュータプログラム内で，入力信号としてセンサ技術データｘ１からｘ５が処理される。センサ技術データｘ１とｘ２は直接マスター制御装置２へ，そしてセンサ技術データｘ３からｘ５は直接スレーブ制御装置３へ提供される。符号ｎは，２０ｍｓタスクのタイムベースを，符号ｍは１００ｍｓタスクのタイムベースを示している。センサ技術データｘ１からｘ４は，２０ｍｓタスク内で処理され，それに対してセンサ技術データｘ５は１００ｍｓタスク内で処理される。図８の参照符号Ｒには，データ更新問合わせビット（データアップデートリクエストビット）がセットされる。図８の上半分にはマスター制御装置２が，そして下半分にはスレーブ制御装置３が示されている。

タイムスライス（タイムスロット）ｎにおいて，データはまず１０ｍｓタイムスロット＃８（参照符号８１）で処理され，その後１０ｍｓタイムスロット＃９で処理される。タイムスロット８１の開始時に，マスター−スレーブ−スタートプロシージャ８２と，データ伝送のためのマスター−スレーブ−トランスミットプロシージャ８３が処理される。

タイムスロット＃８内で，マスター制御装置２の中間メモリ５１は，実際の２０ｍｓタイムスライスｎのセンサ技術データｘ１（ｎ）とｘ２（ｎ）を有している。さらに，中間メモリは，過去の２０ｍｓタイムスライスｎ−１のセンサ技術データｘ３（ｎ−１）とｘ４（ｎ−１）を有している。センサ技術データｘ４（ｎ−１）は，過去のタイムスライスｎ−１においてスレーブ制御装置３からマスター制御装置２へ伝達されて，そこで中間メモリ５１内に格納されたものである。そして，中間メモリ５１は，過去の１００ｍｓタイムスライスｍ−１のセンサ技術データｘ５（ｍ−１）も有している。さらに，タイムスロット＃８内でマスター制御装置２の書込み−読取りメモリ５１は，過去の２０ｍｓタイムスライスｎ−１のセンサ技術データｘ１（ｎ−１），ｘ２（ｎ−１），ｘ３（ｎ−１）およびｘ４（ｎ−１）と，過去の１００ｍｓタイムスライスｍ−１のセンサ技術データｘ５（ｍ−１）を有している。

スレーブ制御装置３内のコンピュータプログラムは，マスター制御装置２に対して調節可能なタイムスキュー８０を有するタイムスライス内で処理される。スレーブ制御装置３の中間メモリ６２は，タイムスキュー８０だけ遅延されたタイムスライスｎ内でセンサ技術データｘ１（ｎ），ｘ３（ｎ）およびｘ４（ｎ）を入手する。データｘ３（ｎ）とｘ４（ｎ）は（センサから）直接スレーブ制御装置３へ提供される。センサ技術データｘ１（ｎ）は，タイムスキュー８０の間にＣＡＮメッセージ内でマスター制御装置２からスレーブ制御装置３へ伝達されて，中間メモリ６２に格納されている。さらに，中間メモリ６２には，過去の２０ｍｓタイムスライスｎ−１のセンサ技術データｘ２（ｎ−１）と実際の１００ｍｓタイムスライスｍのセンサ技術データｘ５（ｍ）を有している。書込み−読取りメモリ６２内には，さらに過去のタイムスライスｎ−１，ｍ−１の値ｘ１（ｎ−１），ｘ２（ｎ−１），ｘ３（ｎ−１），ｘ４（ｎ−１）およびｘ５（ｍ−１）が格納されている。スレーブ制御装置３が今ちょうどセンサ１３から読み込んだ，実際のセンサ技術データｘ３（ｎ）とｘ５（ｍ）が，スレーブ制御装置３からマスター制御装置２へ伝達されて，そこで中間メモリ５１に格納される。

タイムスロット＃９においては，マスター制御装置２が今ちょうどセンサ１３から読み込んだ，実際のセンサ技術データｘ２（ｎ）が，ＣＡＮメッセージ内でスレーブ制御装置３へ伝達される。同様に，スレーブ制御装置３が今ちょうどセンサ１３から読み込んだ，実際のセンサ技術データｘ４（ｎ）がＣＡＮメッセージ内でマスター制御装置２へ伝達される。従って両方の制御装置２，３内に，全部の実際のセンサ技術データｘ１（ｎ）からｘ４（ｎ）とｘ５（ｍ）が提供されている。それに続くタイムスライスｎ＋１において，実際のセンサ技術データがマスター制御装置２とスレーブ制御装置３の書込み−読取りメモリ５２，６３内へ伝達されて，そこでコンピュータプログラムの処理のために提供される。

さらに，タイムスライスｎ＋１において，再び実際のセンサ技術データｘ１（ｎ＋１），ｘ２（ｎ＋１）がマスター制御装置２によって，そして実際のセンサ技術データｘ３（ｎ＋１），ｘ４（ｎ＋１）がスレーブ制御装置３によって，直接センサ１３から読み込まれて，タイムスロット＃０と＃１においてＣＡＮデータバス４を介してそれぞれ他方の制御装置３または２へ伝達される。従って，次のタイムスロットｎ＋２では実際のセンサ技術データｘ１（ｎ＋１）からｘ４（ｎ＋１）およびｘ５（ｍ）がコンピュータの処理のために提供される。センサ技術データｘ５は，それぞれ５番目のタイムスライスにおいてのみ，従って次回はタイムスライスｎ＋５において再び，スレーブ制御装置３によって読み込まれる。

好ましい実施形態に基づき，データバスを介して互いにネットワーク化された２つの制御装置を有する，本発明に基づく計算機システムを示している。 本発明に基づく制御装置の種々の仮想の制御装置平面を示している。 第１の好ましい実施形態に基づいて，使用されているセンサ技術とアクター技術とを有する，本発明に基づく計算機システムのシステムイメージを示している。 本発明に基づく計算機システムのスレーブ制御装置内のタイムスライスを同期化するための状態自動装置を示している。 メッセージ−および信号記憶を説明するための，本発明に基づく計算機システムを示している。 第２の好ましい実施形態に基づいて，使用されるセンサ技術とアクター技術とを有する，本発明に基づく計算機システムのシステムイメージを示している。 本発明に基づく計算機システムにおけるタイムスライスの分割と処理を有するグラフである。 計算機システムのマスターとスレーブとの間のデータ交換を説明するための，本発明に基づく計算機システム内の信号推移を示している。

Claims (15)

1. 少なくとも２つの互いに接続された制御装置（２，３）を駆動する駆動方法であって：
   前記制御装置（２，３）はセンサデータ（ｘ１，…ｘ５）へアクセスし，かつ，車両内における駆動シーケンスを制御するためにそれぞれ少なくとも１つのコンピュータプログラムを処理し，かつ，前記制御装置（２，３）が同期化情報を交換し，
   前記制御装置（２，３）は，所定のタイムラグ（８０）をもって同期的に同一のコンピュータプログラムを処理し、
   前記制御装置による前記コンピュータプログラムの同期的な処理は、前記制御装置の間に交換される同期化情報に基づいて実行され、
   前記制御装置（２，３）は，それぞれすべての前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）のうちの一部を入手し，かつ，前記制御装置（２，３）は前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）を交換するので，各々の前記制御装置（２，３）にすべての前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）が提供されることを特徴とする，駆動方法。
2. 前記制御装置（２，３）がデータ伝送媒体（４）を介して前記センサデータを交換することによって、前記制御装置（２，３）に，同一の前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）が提供されることを特徴とする請求項１に記載の駆動方法。
3. 各々の前記制御装置（２，３）内では，前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）にアクセスし，各制御装置（２，３）にすべての現在センサデータ（ｘ１，…ｘ５）が提供されるまで，コンピュータプログラムの同期的な処理が待機されることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動方法。
4. 前記タイムラグ（８０）は，前記制御装置（２，３）間で前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）を交換するために必要な時間の長さに従って調節されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動方法。
5. 前記タイムラグ（８０）は，前記制御装置（２，３）の駆動の間に調節されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動方法。
6. 前記タイムラグ（８０）が，前記制御装置（２，３）間で前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）を交換するために必要な時間の長さに従って制御されることを特徴とする請求項４または５に記載の駆動方法。
7. 前記タイムラグ（８０）が，前記制御装置（２，３）間で前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）を交換するために必要な時間の長さに従って，緩衝され，調節または制御されることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の駆動方法。
8. 前記制御装置（２，３）の同期化が，別の同期化情報の伝達なしで，前記データ伝送媒体（４）を介しての有効データの交換のみによって実施されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の駆動方法。
9. 少なくとも２つの互いに接続された制御装置（２，３）と，前記制御装置（２，３）間で同期化情報を交換するために前記制御装置（２，３）を接続するデータ伝送媒体（４）と，を備える計算機システムであって：
   前記制御装置（２，３）はセンサデータ（ｘ１，…ｘ５）にアクセスし，かつそれぞれ，車両内における駆動シーケンスを制御するために少なくとも１つのコンピュータプログラムを処理し，
   前記制御装置（２，３）は，調節手段によって調節されるタイムラグ（８０）をもって同期的に同一の前記コンピュータプログラムを処理し、
   前記制御装置による前記コンピュータプログラムの同期的な処理は、前記制御装置の間に交換される同期化情報に基づいて実行され、
   各々の前記制御装置（２，３）に，センサ（１３，１４）の一部が接続されており，前記制御装置（２，３）はすべての前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）の一部を入手し，かつ前記制御装置（２，３）はデータ伝送媒体（４）を介して前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）を交換するので，各々の前記制御装置（２，３）にすべてのセンサデータ（ｘ１，…ｘ５）が提供されることを特徴とする計算機システム。
10. 前記制御装置の１つがマスター制御装置（２）として，残りの制御装置がスレーブ制御装置（３）として定義されており，前記マスター制御装置（２）が同期化情報を前記スレーブ制御装置（３）へ伝達することを特徴とする請求項９に記載の計算機システム。
11. 前記スレーブ制御装置（３）は，前記計算機システムの始動後に自動的に，前記マスター制御装置（３）のタイムベースに同期されることを特徴とする請求項１０に記載の計算機システム。
12. 各々の前記制御装置（２，３）内に，制御装置（２，３）にすべての前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）が提供されるまで，前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）にアクセスしながらコンピュータプログラムの同期的な処理を待機するための手段が設けられていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の計算機システム。
13. 各々の前記制御装置（２，３）が，ハードウェアレベル（５），ハードウェアドライバレベル（６）および利用ソフトウェアレベル（７）に分割されており，前記駆動シーケンスを制御するための前記コンピュータプログラムが前記利用ソフトウェアレベル（７）内で遂行され，かつ，前記センサデータ（ｘ１，…ｘ５）の転送が，前記利用ソフトウェアレベル（７）に関係なく，前記ハードウェアドライバレベル（６）内で遂行されることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の計算機システム。
14. 前記センサ（１３，１４）が，前記計算機システムの駆動の間に前記データ伝送媒体（４）上で両方の伝送方向に時間平均において略均一なフル稼働が生じるように，前記制御装置（２，３）に対応づけられ，かつ，各々が対応づけられた前記制御装置（２，３）に接続されていることを特徴とする請求項９、１２、１３のいずれか１項に記載の計算機システム。
15. データ伝送が，前記データ伝送媒体（４）を介してＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルに従って行われることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載の計算機システム。

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