DE102009000247A1

DE102009000247A1 - Steuerungseinrichtung

Info

Publication number: DE102009000247A1
Application number: DE200910000247
Authority: DE
Inventors: Klaus Steinhauser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2010-07-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung, insbesondere eine elektronische Getriebesteuerungseinrichtung, zur Steuerung des Betriebs eines anzusteuernden Systems, insbesondere eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuerungseinrichtung eine modulare Funktionsarchitektur mit einer Vielzahl von hintereinander geschalteten Steuerungsmodulen (1, 2, 3, 4) sowie ein Signalaufbereitungsmodul (5) aufweist, wobei erste Steuerungsmodule (1, 2, 3) aus Eingangsgrößen, die das Signalaufbereitungsmodul (5) und/oder ein dem jeweiligen ersten Steuerungsmodul (2, 3) vorgeschaltetes anderes erstes Steuerungsmodul (1, 2) als Ausgangsgrößen bereitstellt, Ausgangsgrößen erzeugen, die Eingangsgrößen eines dem jeweiligen ersten Steuerungsmodul (1, 2) nachgeschalteten anderen ersten Steuerungsmoduls (2, 3) oder eines dem jeweiligen ersten Steuerungsmodul (3) nachgeschalteten zweiten Steuerungsmoduls (4) sind, welches eine Ausgangsgröße zur Ansteuerung des anzusteuernden Systems ausgibt. Erfindungsgemäß umfasst die Steuerungseinrichtung eine alle hintereinander geschalteten Steuerungsmodule (1, 2, 3, 4) abdeckende Überwachungseinrichtung (12), wobei die Überwachungseinrichtung (12) zur Funktionsüberprüfung aller Steuerungsmodule (1, 2, 3, 4) die Ausgangsgröße des zweiten Steuerungsmoduls (4) auf Grundlage plausibilisierter Messsignale des anzusteuernden Systems ohne Zugriff auf die Ausgangsgrößen der ersten Steuerungsmodule (1, 2, 3) überwacht.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuerungseinrichtung, insbesondere eine elektronische Getriebesteuerungseinrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
An elektronische Steuerungseinrichtungen werden immer höhere Ansprüche im Hinblick auf die Absicherung bzw. Vermeidung von sicherheitskritischen Situationen gestellt. Hierzu werden in einer elektronischen Steuerungseinrichtung eine Vielzahl von Überwachungen der durch die elektronische Steuerungseinrichtung gesteuerten Abläufe sowie Überwachungen der steuerungsinternen Abarbeitung von Programmbefehlen ausgeführt.
1 verdeutlicht die Struktur einer aus dem Stand der Technik bekannten, elektronischen Getriebesteuerungseinrichtung, wobei die elektronische Getriebesteuerungseinrichtung der 1 eine modulare Funktionsarchitektur mit einer Vielzahl von hintereinander geschalteten Steuerungsmodulen 1, 2, 3 und 4 umfasst. Beim Steuerungsmodul 1 handelt es sich um ein Bedienkonzeptsteuerungsmodul, beim Steuerungsmodul 2 um ein Fahrstrategiesteuerungsmodul, beim Steuerungsmodul 3 um ein Getriebefunktionssteuerungsmodul und beim Steuerungsmodul 4 um ein Aktuatoriksteuerungsmodul.
Das Bedienkonzeptsteuerungsmodul 1 erzeugt auf Grundlage von Ausgangsgrößen eines Signalaufbereitungsmoduls 5 als Eingangsgröße für das Bedienkonzeptsteuerungsmodul 2 ein Sollgetriebepositionssignal mit einer Sollgetriebeposition, wobei die Sollgetriebeposition eine der Getriebepositionen P (Parken) oder R (Rückwärtsfahrt) oder N (Neutral) oder D (Vorwärtsfahrt) ist. Das Fahrstrategiesteuerungsmodul 2 erzeugt auf Basis des Sollgetriebepositionssignals und auf Grundlage von Ausgangsgrößen des Signalaufbereitungsmoduls 5 ein Sollgangsignal mit mindestens einem Sollgang als Eingangsgröße für das Getriebefunktionssteuerungsmodul 3.
Auf Grundlage des Sollgangsignals und Ausgangsgrößen des Signalaufbereitungsmoduls 5 gibt das Getriebefunktionssteuerungsmodul 3 als Eingangsgröße für das Aktuatoriksteuerungsmodul 4 ein Sollansteuerungssignal – beispielsweise Sollströme – aus, wobei das Aktuatoriksteuerungsmodul 4 auf Basis des Sollansteuerungssignals als Ausgangsgröße zur Ansteuerung des anzusteuernden Getriebes ein Istansteuerungssignal ausgibt.
Das Signalaufbereitungsmodul 5 bereitet Signale 6 auf, wobei es sich bei den Signalen 6 z. B. um Messsignale des anzusteuernden Getriebes sowie um am Bordnetz anliegende Signale des Motors bzw. weiterer Steuergeräte im Fahrzeugverbund handeln kann, beispielsweise um eine Motordrehzahl.
Bei den Steuerungsmodulen 1, 2 und 3 handelt es sich demnach um erste Steuerungsmodule, die aus Eingangsgrößen, die das Signalaufbereitungsmodul 5 und/oder ein dem jeweiligen Steuerungsmodulen 1, 2, 3 vorgeschaltetes anderes erstes Steuerungsmodul 1, 2 als Ausgangsgrößen bereitstellt, Ausgangsgrößen erzeugen, die Eingangsgrößen eines dem jeweiligen ersten Steuerungsmodul 1, 2 nachgeschalteten anderen ersten Steuerungsmoduls 2, 3 oder eines dem jeweiligen ersten Steuerungsmodul 3 nachgeschalteten zweiten Steuerungsmoduls 4 sind, welches eine Ausgangsgröße zur Ansteuerung des anzusteuernden Systems ausgibt.
Bei der in 1 gezeigten, aus dem Stand der Technik bekannten elektronischen Getriebesteuerungseinrichtung wird eine Überwachung derselben dadurch realisiert, dass jedem der Steuerungsmodule 1, 2, 3 und 4 sowie dem Signalaufbereitungsmodul 5 ein eigenständiges Überwachungsmodul 7, 8, 9, 10 und 11 zugeordnet ist, um Überwachungen der Steuerungsmodule 1 bis 4 sowie des Signalaufbereitungsmoduls 5 zu realisieren. Für die einzelnen Überwachungsmodule 7 bis 11 werden eine Vielzahl von Eingangsgrößen benötigt, die abgesichert sein müssen.
Daraus folgt, dass bei der aus dem Stand der Technik bekannten elektronischen Getriebesteuerungseinrichtung eine Vielzahl aufwendiger Signalberechnungen ausgeführt werden müssen, um abgesicherte Signale für die einzelnen Überwachungsmodule 7 bis 11 bereitzustellen. Daher nimmt die Überwachungsfunktion bei einer aus dem Stand der Technik bekannten, elektrischen Getriebesteuerungseinrichtung viel Speicherplatz und Rechenleistung in Anspruch. Dies ist aufwendig und teuer.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine neuartige elektronische Steuerungseinrichtung zu schaffen, die mit geringerem Speicherplatz und geringerer Rechenleistung eine sicherheitsrelevante Überwachung erlaubt. Dieses Problem wird durch eine elektronische Steuerungseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße elektronische Steuerungseinrichtung umfasst eine alle hintereinander geschalteten Steuerungsmodule abdeckende Überwachungseinrichtung, wobei die Überwachungseinrichtung zur Funktionsüberprüfung aller Steuerungsmodule die Ausgangsgröße des zweiten Steuerungsmoduls auf Grundlage plausibilisierter Messsignale des anzusteuernden Systems ohne Zugriff auf die Ausgangsgrößen der ersten Steuerungsmodule überwacht.
Nach der Erfindung erfolgt eine Überwachung nicht wie im Stand der Technik üblich bezogen auf einzelne Steuerungsmodule, sondern vielmehr übergreifend über alle Steuerungsmodule hinweg. Hierzu wird das Ausgangssignal desjenigen Steuerungsmoduls, das eine Ausgangsgröße zur Ansteuerung des anzusteuernden Systems ausgibt, einer Überwachungseinrichtung zugeführt, wobei die Überwachungseinrichtung zur Funktionsüberprüfung aller Steuerungsmodule diese Ausgangsgröße auf Grundlage plausibilisierter Messsignale des anzusteuernden Systems überwacht, und zwar ohne Zugriff auf die Ausgangsgrößen der Steuerungsmodule, deren Ausgangsgrößen in anderen Steuerungsmodulen weiterverarbeitet und demnach nicht zur Ansteuerung des anzusteuernden Systems ausgegeben werden.
Durch die Ausnutzung einer solchen, alle Steuerungsmodule abdeckenden Überwachungseinrichtung ist es möglich, den für die Realisierung der Überwachungsfunktion benötigten Speicherplatz sowie die benötigte Rechenleistung zu reduzieren.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein Blockschaltbild einer aus dem Stand der Technik bekannten elektronischen Steuerungseinrichtung; und
2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektronischen Steuerungseinrichtung.
Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 2 am Beispiel einer elektronischen Getriebesteuerungseinrichtung im Detail beschrieben.
Die in 2 dargestellte, erfindungsgemäße elektronische Getriebesteuerungseinrichtung verfügt wiederum über eine Vielzahl von hintereinander geschalteten Steuerungsmodulen 1, 2, 3 und 4, wobei es sich beim Steuerungsmodul 1 um das Bedienkonzeptsteuerungsmodul, beim Steuerungsmodul 2 um das Fahrstrategiesteuerungsmodul, beim Steuerungsmodul 3 um das Getriebefunktionssteuerungsmodul und beim Steuerungsmodul 4 um das Aktuatoriksteuerungsmodul handelt. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße, elektronische Getriebesteuerungseinrichtung der 2 ein Signalaufbereitungsmodul 5, welches Signale 6 aufbereitet.
Das Bedienkonzeptsteuerungsmodul 1 gibt auf Basis von Ausgangsgrößen des Signalaufbereitungsmoduls 5 als Eingangsgröße für das Bedienkonzeptsteuerungsmodul 2 ein Sollgetriebepositionssignal aus, welches als Sollgetriebeposition eine der Getriebepositionen P (Parken) oder R (Rückwärtsfahrt) oder N (Neutral) oder D (Vorwärtsfahrt) repräsentiert.
Auf Grundlage des vom Bedienkonzeptsteuerungsmodul 1 ausgegebenen Sollgetriebepositionssignals und Ausgangsgrößen des Signalaufbereitungsmoduls 5 gibt das Fahrstrategiesteuerungsmodul 2 als Eingangsgröße für das Getriebefunktionssteuerungsmodul 3 ein Sollgangsignal aus.
Das Getriebesteuerungsfunktionsmodul 3 generiert auf Basis des Sollgangsignals und Ausgangsgrößen des Signalaufbereitungsmoduls 5 als Eingangsgröße für das Aktuatoriksteuerungsmodul 4 ein Sollansteuerungssignal, insbesondere Sollströme, wobei das Aktuatoriksteuerungsmodul 4 auf Basis des vom Getriebefunktionssteuerungsmodul 3 ausgegebenen Sollansteuerungssignal als Ausgangsgröße zur Ansteuerung des anzusteuernden Getriebes ein Istansteuerungssignal ausgibt.
Bei den Steuerungsmodulen 1, 2 und 3 handelt es sich demnach um Steuerungsmodule, die aus Eingangsgrößen, die das Signalaufbereitungsmodul 5 und/oder ein dem jeweiligen Steuerungsmodul 2 oder 3 vorgelagerte Steuerungsmodul 1 oder 2 als Ausgangsgrößen bereitstellt, Ausgangsgrößen erzeugen, die Eingangsgrößen eines dem jeweiligen Steuerungsmodul 1, 2 oder 3 nachgeschalteten Steuerungsmoduls 2, 3 oder 4 sind.
Beim Steuerungsmodul 4 handelt es sich um ein Steuerungsmodul, das auf Grundlage der Ausgangsgrößen eines demselben vorgelagerten Steuerungsmoduls 3 eine Ausgangsgröße ausgibt, die der Ansteuerung des anzusteuernden Systems, in diesem Fall des anzusteuernden Getriebes, dient.
Die erfindungsgemäße Getriebesteuerungseinrichtung der 2 umfasst eine Überwachungseinrichtung 12, die alle hintereinander geschalteten Steuerungsmodule 1, 2, 3 und 4 abdeckt, wobei die Überwachungseinrichtung 12 zur Überwachung aller hintereinander geschalteten Funktionsmodule 1 bis 4 die Ausgangsgröße des Aktuatoriksteuerungsmoduls 4, die der Ansteuerung des anzusteuernden Getriebes dient, auf Grundlage plausibilisierter Messsignale des anzusteuernden Getriebes überwacht, und zwar ohne Zugriff auf die Ausgangsgrößen der anderen Steuerungsmodule, also ohne Zugriff auf die Ausgangsgrößen des Bedienkonzeptsteuerungsmoduls 1, des Fahrstrategiesteuerungsmoduls 2 und des Getriebefunktionssteuerungsmoduls 3.
Gegebenenfalls nutzt die Überwachungseinrichtung 12 zusätzlich zu den plausibilisierten Messsignalen des anzusteuernden Getriebes zur Überwachung auch eine plausibilisierte Motordrehzahl eines mit dem anzusteuernden Getriebe gekoppelten Motors oder Signale weiterer Steuergeräte im Fahrzeugverbund. Ein Signalauswahlmodul 13 wählt aus der Gesamtheit der zur Verfügung stehenden Signale 6 diejenigen Signale aus, welche die Überwachungseinrichtung 12 zur gemeinsamen Funktionsüberprüfung aller Steuerungsmodule 1 bis 4 benötigt, wobei das Signalauswahlmodul 13 diese Signale der Überwachungseinrichtung 12 bereitstellt.
Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, die Funktion sämtlicher, hintereinander geschalteter Steuerungsmodule 1 bis 4 der in 2 gezeigten Getriebesteuerungseinrichtung mit Hilfe der alle Steuerungsmodule 1 bis 4 abdeckenden Überwachungseinrichtung 12 zu überwachen, wobei die Überwachungseinrichtung 12 die Ausgangsgröße des Steuerungsmoduls 4, die der Ansteuerung des anzusteuernden Systems bzw. Getriebes dient, auf Grundlage plausibilisierter Messsignale des ansteuernden Getriebes überwacht, und zwar ohne Zugriff auf die Ausgangsgrößen der dem Steuerungsmodul 4 vorgeschalteten Steuerungsmodule 1 bis 3, deren Ausgangsgrößen ledig lich Zwischengrößen darstellen und nicht zur Ansteuerung des anzusteuernden Systems ausgegeben werden.
Die gestrichelten Pfeile der 2 verdeutlichen, dass die Ausgangsgrößen der Steuerungsmodule 1, 2 und 3 der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung, die nicht zur Ansteuerung des anzusteuernden Systems bzw. Getriebes ausgegeben werden und demnach nur Zwischengrößen darstellen, auch der Überwachungseinrichtung 12 zugeführt werden können, um dann dieselben in der Überwachungseinrichtung 12 auf Grundlage plausibilisierter Messsignale des anzusteuernden Systems bzw. Getriebes und gegebenenfalls auf Grundlage der plausibilisierten Motordrehzahl des mit dem Getriebe gekoppelten Motors bzw. weiteren Signale von Steuergeräten im Fahrzeugverbund zu überwachen, wobei jedoch die Ausgangsgrößen der Steuerungsmodule 1 bis 3 zur Überwachung der Ausgangsgröße des Steuerungsmoduls 4 nicht verwendet werden.
Im Fall des bevorzugten Ausführungsbeispiels einer elektronischen Getriebesteuerungseinrichtung wird das vom Bedienkonzeptsteuerungsmodul 1 als Zwischengröße ausgegebene Sollgetriebepositionssignal und/oder das vom Fahrstrategiesteuerungsmodul 2 als Zwischengröße ausgegebene Sollgangsignal und/oder das vom Getriebefunktionssteuerungsmodul 3 als Zwischengröße ausgegebene Sollansteuerungssignal nur dann in der Überwachungseinrichtung 12 überwacht und plausibilisiert, wenn das jeweilige Signal z. B. in einem Fahrerassistenzsystem verwendet wird, um dort automatisch eine Funktion auszulösen.
Dienen hingegen von den Steuerungsmodulen 1 bis 3 der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung als Zwischengrößen ausgegebene Ausgangsgrößen nur der Generierung der vom Steuerungsmodul 4 ausgegebenen Ausgangsgröße zur Ansteuerung des anzusteuernden Systems bzw. Getriebes, so erfolgt keine separate Überwachung dieser Zwischengrößen in der Überwachungseinrichtung 12.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung kann demnach die Anforderung an den Speicherplatz und die Rechenleistung von Überwachungsfunktionen einer elektronischen Steuerungseinrichtung, die eine modulare Funktionsarchitektur mit einer Vielzahl hintereinander geschalteter Steuerungsmodule aufweist, dadurch reduziert werden, dass keine Überwachung der einzelnen Steuerungsmodule erfolgt, sondern vielmehr eine alle Steuerungsmodule übergreifende bzw. abdeckende Überwachung genutzt wird. Hierzu werden nicht alle Ausgangsgrößen aller Steuerungsmodule abgesichert, sondern nur die Ausgangsgröße desjenigen Steuerungsmoduls, welches eine Ausgangsgröße zur Ansteuerung des anzusteuernden Systems ausgibt. Diese Ausgangsgröße, die der Ansteuerung des anzusteuernden Systems dient, wird mit plausibilisierten Messsignalen des anzusteuernden Systems sowie gegebenenfalls mit plausibilisierten Signalen eines mit dem anzusteuernden Systems gekoppelten Systems verglichen, um die Überwachungsfunktion zu realisieren.

1: Steuerungsmodul
2: Steuerungsmodul
3: Steuerungsmodul
4: Steuerungsmodul
5: Signalaufbereitungsmodul
6: Signale
7: Überwachungsmodul
8: Überwachungsmodul
9: Überwachungsmodul
10: Überwachungsmodul
11: Überwachungsmodul
12: Überwachungseinrichtung
13: Signalauswahlmodul

Claims

Steuerungseinrichtung, insbesondere elektronische Getriebesteuerungseinrichtung, zur Steuerung des Betriebs eines anzusteuernden Systems, insbesondere eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuerungseinrichtung eine modulare Funktionsarchitektur mit einer Vielzahl von hintereinander geschalteten Steuerungsmodulen (1, 2, 3, 4) sowie ein Signalaufbereitungsmodul (5) aufweist, wobei erste Steuerungsmodule (1, 2, 3) aus Eingangsgrößen, die das Signalaufbereitungsmodul (5) und/oder ein dem jeweiligen ersten Steuerungsmodul (2, 3) vorgeschaltetes anderes erstes Steuerungsmodul (1, 2) als Ausgangsgrößen bereitstellt, Ausgangsgrößen erzeugen, die Eingangsgrößen eines dem jeweiligen ersten Steuerungsmodul (1, 2) nachgeschalteten anderen ersten Steuerungsmoduls (2, 3) oder eines dem jeweiligen ersten Steuerungsmodul (3) nachgeschalteten zweiten Steuerungsmoduls (4) sind, welches eine Ausgangsgröße zur Ansteuerung des anzusteuernden Systems ausgibt, gekennzeichnet durch eine alle hintereinander geschalteten Steuerungsmodule (1, 2, 3, 4) abdeckende Überwachungseinrichtung (12), wobei die Überwachungseinrichtung (12) zur Funktionsüberprüfung aller Steuerungsmodule (1, 2, 3, 4) die Ausgangsgröße des zweiten Steuerungsmoduls (4) auf Grundlage plausibilisierter Messsignale des anzusteuernden Systems ohne Zugriff auf die Ausgangsgrößen der ersten Steuerungsmodule (1, 2, 3) überwacht.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (12) weiterhin Ausgangsgrößen der ersten Steuerungsmodule (1, 2, 3) auf Grundlage plausibilisierter Messsignale des anzusteuernden Systems überwacht, ohne jedoch die Ausgangsgrößen der ersten Steuerungsmodule (1, 2, 3) zur Überwachung der Ausgangsgrößen anderer erster Steuerungsmodule (1, 2, 3) und/oder der Ausgangsgröße des zweiten Steuerungsmodule (4) zu verwenden.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe als Getriebesteuerungseinrichtung ausgebildet ist und mindestens drei erste Steuerungsmodule, nämlich ein Bedienkonzeptsteuerungsmodul (1) und ein Fahrstrategiesteuerungsmodul (2) und ein Getriebefunktionssteuerungsmodul (3), sowie ein zweites Steuerungsmodul, nämlich ein Aktuatoriksteuerungsmodul (4), umfasst, wobei das Bedienkonzeptsteuerungsmodul (1) auf Basis von Ausgangsgrößen des Signalaufbereitungsmoduls (5) als Eingangsgröße für das Fahrstrategiesteuerungsmodul (2) ein Sollgetriebepositionssignal ausgibt, wobei das Fahrstrategiesteuerungsmodul (2) auf Basis des Sollgetriebepositionssignals und Ausgangsgrößen des Signalaufbereitungsmoduls (5) als Eingangsgröße für das Getriebefunktionssteuerungsmodul (3) ein Sollgangsignal ausgibt, wobei das Getriebefunktionssteuerungsmodul (3) auf Basis des Sollgangsignals und Ausgangsgrößen des Signalaufbereitungsmoduls (5) als Eingangsgröße für das Aktuatoriksteuerungsmodul (4) ein Sollansteuerungssignal ausgibt, wobei das Aktuatoriksteuerungsmodul (4) auf Basis des Sollansteuerungssignals als Ausgangsgröße zur Ansteuerung des anzusteuernden Getriebes ein Istansteuerungssignal ausgibt, und wobei die Überwachungseinrichtung (12) das Istansteuerungssignal ausschließlich auf Grundlage plausibilisierter Messsignale des anzusteuernden Getriebes und gegebenenfalls auf Grundlage einer plausibilisierten Motordrehzahl eines mit dem Getriebe gekoppelten Motors bzw. Signale weiterer Steuergeräte im Fahrzeugverbund überwacht, und zwar ohne Verwendung des Sollgetriebepositionssignals und des Sollgangsignals und des Sollansteuerungssignals.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (12) weiterhin das Sollgetriebepositionssignal und/oder das Sollgangsignal und/oder das Sollansteuerungssignal auf Grundlage plausibilisierter Messsignale des anzusteuernden Getriebes und gegebenenfalls auf Grundlage einer plausibilisierten Motordrehzahl eines mit dem Getriebe gekoppelten Motors bzw. Signale weiterer Steuergeräte im Fahrzeugverbund überwacht, und zwar dann, wenn das Sollgetriebepositionssignal und/oder das Sollgangsignal und/oder das Sollansteuerungssignal automatisch eine Funktion auslöst.