專利名稱：用于監(jiān)控技術系統(tǒng)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控技術系統(tǒng)的方法。
背景技術：
當前存在不同的方案將控制儀構成為單個不安全型(einzelsicherfrei)或者本質安全型。例如目前汽車中的ESP/ABS-控制儀是用2-計算機方案監(jiān)視的，其中將功能軟件在第二個，常常是同樣的計算機上進行并行計算并且將兩個計算機的結果進行相互比較。這種方法適用于本質安全型的，然而由于使用兩個計算機是比較貴的。
達到控制器本質安全型適合的方法是用3-平面方案進行監(jiān)視，其中將第二個計算機用比較適合的監(jiān)視模塊代替。
在DE44 38 714A1中已知用于控制汽車驅動單元的一種方法和一種裝置。其中用于功率控制的控制儀只有唯一的一個計算單元，所謂的微計算機。該計算單元不僅進行控制而且進行監(jiān)視。
驅動安全性和有效性是這樣保證的，為了進行控制和監(jiān)視，在唯一的計算單元(微計算機)上安排至少兩個，相互至少在故障情況之外獨立的平面，其中在第一個平面是計算功率控制的功能和第二個平面有時與一個監(jiān)視模塊(watchdog監(jiān)視器)合作，因此自己監(jiān)視這些功能和自己監(jiān)視計算單元的功能能力。此外在DE44 38 714A1中已知對第二個平面過程進行檢查的第三個平面。通過第三個平面的監(jiān)視非常大地提高了運行安全性和有效性。已知使用一種監(jiān)視模塊(watchdog監(jiān)視器)將過程檢查作為詢問-應答-游戲進行。
現(xiàn)實的汽車發(fā)動機控制器是按照3-平面方案監(jiān)視電子發(fā)動機充氣控制系統(tǒng)(EGAS)的。其中發(fā)動機控制器是由所謂的功能計算機和監(jiān)視模塊(watchdog監(jiān)視器)組成的。功能計算機和監(jiān)視模塊通過詢問/應答-通信進行通信并且具有分開的關斷路徑。平面1代表發(fā)動機運行必須的真正的功能軟件。將平面1制作在功能計算機上。在同樣制作在功能計算機上的第二個平面上借助于簡化的發(fā)動機模型將允許扭矩與一個發(fā)動機實際扭矩進行比較。將這個平面建立在由平面3保護的硬件區(qū)域。平面3的組成部分是指令測試，程序過程檢查，A/D變換器-測試以及循環(huán)的和完全的存儲器測試。在現(xiàn)實的電子發(fā)動機充氣控制系統(tǒng)中整個功能軟件和監(jiān)視軟件存在于一個控制器中。
在一個系統(tǒng)例如在一個汽車中常常存在兩種控制器。這些控制器大部分是相互獨立工作。被一個控制器發(fā)現(xiàn)的故障導致同一個控制器的故障反應。
其缺點是，不能夠將單個控制器任意相互連接。也就是說不可能把被第一個控制器發(fā)現(xiàn)的故障引導為另一控制器上的故障反應。
隨著特別是汽車內控制器數(shù)量的增加，搭接控制器軟件向不同系統(tǒng)的智能化的，整體的調節(jié)，控制和監(jiān)視的需求增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是建立一種搭接控制器的監(jiān)視方案，可以將一個系統(tǒng)所有的控制器連接在這個監(jiān)視方案中，以便對整個系統(tǒng)進行最佳，簡單和廉價的監(jiān)視或者調節(jié)成為可能。此外本發(fā)明應該使故障識別和隨后的故障反應可以在不同的控制器上完成。
本發(fā)明的優(yōu)點這個目的按照本發(fā)明是通過具有權利要求1特征的一種方法達到的。通過按照本發(fā)明的措施，對控制器應用軟件的監(jiān)視和/或調節(jié)是通過實現(xiàn)在控制器，特別是在控制器計算單元上的一個搭接控制器的軟件框架(Softwarerahmen)執(zhí)行監(jiān)視重要的控制過程以及監(jiān)視過程，建立一個監(jiān)視方案，一個系統(tǒng)的所有控制器可以連接在這個監(jiān)視方案上。一個最佳的，簡單的和最廉價的整個系統(tǒng)的監(jiān)視或者調節(jié)將成為可能。
其優(yōu)點是，如果將搭接控制器的軟件框架實現(xiàn)在控制器計算單元之后，至少安排兩個相互獨立的平面，其中第一個平面進行控制，第二個平面進行監(jiān)視。通過將控制軟件或者用戶軟件和監(jiān)視軟件分開有可能將一個系統(tǒng)的每個控制器構成為單個故障安全的或者是本質安全型的。第一個平面，也就是說控制器的功率控制存在在所有的控制器上。通過實現(xiàn)搭接控制器的軟件框架，該第一個平面被軟件框架組成部分的第二個平面監(jiān)視。
另外的優(yōu)點是，如果搭接控制器的軟件框架的第三個平面通過執(zhí)行監(jiān)視的平面的監(jiān)視檢查計算單元的功能方式。第三個平面同樣是軟件框架的組成部分，并且與第二個平面和第一個平面的功能軟件或者用戶軟件共同構成監(jiān)視方案。從而在具有多個控制器的一個總系統(tǒng)中可以實現(xiàn)3-平面方案。
通過使用搭接控制器的軟件框架，使得由多個控制器組成的總系統(tǒng)的整體監(jiān)視方案成為可能。如同在單個控制器中已經熟悉的，總系統(tǒng)優(yōu)異地被3-平面方案監(jiān)視。與監(jiān)視單個控制器相反，整體監(jiān)視提供了可能性，可以將功能或者軟件自由地分布在控制器上，不會有監(jiān)視質量的損失或者故障反應可能性的損失。
本發(fā)明使得故障識別與故障反應分開成為可能。于是可以識別第一個控制器的部件故障并且引起另外控制器上的故障反應。將故障反應可以抽象為不同要求，例如不繼續(xù)加速，不要剎車嚙合或者不繼續(xù)提高發(fā)動機轉速。
進一步優(yōu)異的處理步驟是，如果連接在搭接控制器的軟件框架第二個平面上的至少一個監(jiān)視模塊的所謂的平面2模塊是可以替換的，這個軟件框架是用被它使用的計算單元的中央單元(CPU)的指令語句測試的。此外功能監(jiān)視是用模塊式的程序過程檢查和用模塊式的指令測試進行的。
監(jiān)視模塊測試第二個平面的功能過程并且對要控制的量的額定值/實際值進行比較，例如將發(fā)動機額定扭矩與發(fā)動機實際扭矩進行比較。對額定值/實際值的比較是在搭接控制器的軟件框架的第二個平面上進行的。將監(jiān)視模塊制作在這樣的控制器上，在其上至少存在一個可能性，即在故障情況下對所要求的故障反應的轉換。
另一個優(yōu)異的方法步驟為，搭接控制器的軟件框架的至少一個通信部件協(xié)調各個控制器之間的通信。在這種情況下通信部件放入所有來自總線系統(tǒng)和對每個控制器重要的監(jiān)視量和將它們提供給第二個平面的所有模塊和部件。其中包括真正的功能監(jiān)視的量以及其他控制器的故障反應要求。此外通信部件還負責準備好向外輸出的量以及對其他控制器的故障反應要求。其中除了功能量之外還包括來自有關控制器的故障反應要求。通過輸送和接收來自平面2的重要的量以及故障反應要求用簡單的方法協(xié)調各個控制器之間的通信。
搭接控制器的軟件框架的至少一個故障反應處理器可以適當?shù)貐f(xié)調在控制器之間的故障反應要求和通過對相應執(zhí)行器(Aktor)的控制，例如汽車中的噴油嘴，節(jié)流閥，凸輪軸控制或者點火線圈對故障反應要求進行轉換。將返回到內部或外部的故障反應要求用一個故障反應處理器進行協(xié)調和轉換。為每個控制器制作一個矩陣，什么樣的執(zhí)行器可以轉換什么樣的故障反應要求和必須如何選擇控制性能以達到所期望的故障反應(例如對于內部發(fā)動機扭矩＝0噴射器控制持續(xù)時間＝0)。對應于在這之前制作的矩陣，故障反應處理器對各個執(zhí)行器進行控制。
此外優(yōu)異的是，如果搭接控制器的軟件框架的故障反應處理器監(jiān)視故障反應，此時將執(zhí)行器所要求的性能與執(zhí)行器的實際性能進行比較。如果故障反應監(jiān)視確認，故障反應沒有被轉換，它就請求局部關斷路徑和控制器相應地關斷。
一個優(yōu)異的處理步驟是搭接控制器的軟件框架的至少一個詢問/應答部件在可以更換的監(jiān)視模塊，通信部件，故障反應處理器以及其他部件之間進行詢問/應答通信。也就是說詢問/應答部件的任務是進行與第二個平面的監(jiān)視模塊和搭接控制器的軟件框架的其余模塊和部件之間進行詢問/應答通信。該種詢問/應答部件這樣將控制器的硬件連接在一起，始終對監(jiān)視模塊提出與控制器無關同樣的問題和與之相適應的正確應答始終與控制器無關是同樣的。因此促進了自由更換監(jiān)視模塊。
此外，這個詢問/應答部件依賴于控制器硬件的重要性可以非常不同。最簡單的情況下，即在相應的控制器中已經實現(xiàn)了一個詢問/應答通信和這個部件只展示與第二個平面的功能接口，直到這樣的情況，其中真正的控制器監(jiān)視是通過兩個計算機實現(xiàn)的和這個部件必須模擬詢問/應答通信。通過詢問/應答通信將所有故障引導到零位置或者引導到關斷相應的控制器。該詢問/應答通信可以由一個監(jiān)視模塊(ASIC)或者第二個計算機執(zhí)行。
搭接控制器的軟件框架的詢問/應答部件適宜于檢查程序過程，當確認故障時將控制器關斷或者將第二個平面的功能量調整為零。
優(yōu)異的是至少一個測試部件對由第二個平面的模塊或者部件所使用的存儲器區(qū)域進行監(jiān)視和當確認一個故障時請求一個故障反應。對所使用存儲器區(qū)域的監(jiān)視可以循環(huán)地進行。
搭接控制器的軟件框架優(yōu)異地允許通過通信部件放入經過總線系統(tǒng)被發(fā)送的其他控制器的故障反應和功能量，通信部件將這些提供給搭接控制器的軟件框架的其余模塊和部件和將它們在檢查之后經過總線系統(tǒng)又傳送給其他控制器。因此在各個控制器之間的最佳通信成為可能。
一個另外的優(yōu)點是，如果為了監(jiān)視各個控制器計算單元的功能安排一個監(jiān)視器，該監(jiān)視器在詢問/應答通信框架內檢查計算單元的功能方式和檢查監(jiān)視的功能方式。
此外優(yōu)異的是按照上述步驟之一，在一個控制器中，特別是在控制器的計算單元中實現(xiàn)搭接控制器的軟件框架。搭接控制器的軟件框架有一個模塊式結構和至少一個可以更換的監(jiān)視模塊和適當?shù)赜兄辽僖粋€通信部件，至少一個故障反應處理器，至少一個測試部件和/或至少一個詢問/應答部件。在一個控制器的搭接控制器的軟件模塊中將第二個平面的監(jiān)視模塊可以可變地引入和取下。從而一個控制器有可能有很多不同的監(jiān)視模塊和因此可以靈活地對故障反應要求進行反應。一個控制器可以排除由另外控制器確定的故障，不必要由另外的控制器排除這個故障。
監(jiān)視方案和搭接控制器的軟件框架是可以使用在每個任意的技術系統(tǒng)中，但是特別是可以使用在汽車中。
附圖描述借助于附圖敘述按照本發(fā)明用于監(jiān)視和/或調節(jié)一種技術系統(tǒng)的方法或者按照本發(fā)明搭接控制器的軟件框架方法的進一步細節(jié)和優(yōu)點。附圖表示附

圖1具有表示各個處理步驟的搭接控制器的軟件框架的簡圖，附圖2具有三個控制器的汽車按照本發(fā)明的監(jiān)視方案。
具體實施例方式
附圖1示出搭接控制器的軟件框架1的優(yōu)異的實施形式以及由搭接控制器的軟件框架1執(zhí)行的各個處理步驟。將搭接控制器的軟件框架1實現(xiàn)在控制器3，30，40上和與已經位于控制器3，30，40上的功能軟件或者應用軟件15相連接。通信部件7放入所有對于第二個平面重要的量13，14和將這些提供給本地平面2的監(jiān)視模塊6。監(jiān)視模塊6是可變地在搭接控制器的軟件框架1上使用。也就是說不僅相應控制器3的監(jiān)視模塊6可以使用在搭接控制器的軟件框架1上，而且負責其他的控制器30，40監(jiān)視模塊6也可以使用。監(jiān)視模塊6可以自由分配給所有連接在網(wǎng)絡組合上的控制器3，30，40。于是負責駕駛踏板的控制器的監(jiān)視模塊也可以使用在負責發(fā)動機控制的控制器上和相反。
提供給監(jiān)視模塊6的重要量是由原本監(jiān)視的功能量14以及來自其他控制器3，30，40的故障反應要求13組成的?？刂破?的通信部件7也將該重要量提供給其他的控制器30，40。其中除了功能量14之外還有來自該控制器3的故障反應要求13。
故障反應處理器8不僅協(xié)調控制器內部的而且還協(xié)調外部的故障反應要求13。為此為每個控制器制作一個矩陣，哪個執(zhí)行器9，例如駕駛踏板，噴油嘴或者節(jié)流閥，可以將哪些故障反應要求13進行轉換。此外故障反應處理器8決定控制性能達到所期望的故障反應。根據(jù)找到的最佳解決方法故障反應處理器8控制各個執(zhí)行器9。此時根據(jù)要求可以同時或者先后控制執(zhí)行器。
搭接控制器的軟件框架1的故障反應處理器8進行故障反應監(jiān)視，此時將執(zhí)行器9所要求的性能與執(zhí)行器9實際性能進行比較。如果故障反應監(jiān)視確認，故障反應13沒有被轉換，它請求本地關斷路徑和相應地關斷控制器3，30，40。
測試部件11監(jiān)視被監(jiān)視模塊6所使用的存儲器區(qū)域12，例如RAM-存儲器或者ROM-存儲器。對這種監(jiān)視可以適當?shù)匮h(huán)進行，但是也可以其他方式地進行。
借助于詢問/應答部件10進行與第二個平面5的監(jiān)視模塊6以及搭接控制器的軟件框架1的模塊和部件7，8，11進行詢問/應答通信。詢問/應答部件10將內部詢問18提給搭接控制器的軟件框架1的各個模塊和部件6，7，8，10。為此每個監(jiān)視模塊6或者每個部件7，8，11有一個程序過程檢查16。此外每個監(jiān)視模塊6或者每個部件7，8，11有一個指令測試部分17。在監(jiān)視模塊6的指令測試部分17或者搭接控制器的軟件框架1其他部件7，8，11的指令測試部分17上將進行比較，是否實際性能與所要求的性能一致。也就是說當內部詢問經過所有模塊或者部件之后，這些各自給出涉及程序過程19以及指令測試20的一個應答返回給詢問/應答部件10。
附圖2示出了具有3個控制器3，30，40的汽車的一種優(yōu)異的監(jiān)視方案。也就是說附圖2表示了具有三個參與的控制器的上述監(jiān)視方案的可能應用情況。
在例子中將駕駛踏板模塊50連接在控制器3上。發(fā)動機控制模塊60連接在控制器30上。對駕駛踏板50的監(jiān)視是實現(xiàn)在控制器3上。將駕駛踏板位置作為功能量和經過總線系統(tǒng)2傳送給第一個平面4和第二個平面5。在控制器30中進行駕駛期望準備及發(fā)動機控制。如果駕駛踏板模塊50的部件監(jiān)視確認在駕駛踏板上的故障時，由它請求一個抽象的故障反應，例如一個加速限制或者一個最高速度的限制。
將故障反應要求13通過總線系統(tǒng)2傳送給發(fā)動機控制模塊60的控制器30?？刂破?不具備轉換這個故障反應的可能性。為了限制汽車加速，不僅可以降低發(fā)動機扭矩而且還可以進行剎車制動。制動踏板模塊70的控制器40根據(jù)提供的初始數(shù)據(jù)獲得安全的汽車縱向加速度和將它經過總線系統(tǒng)2提供給其他的控制器?？刂破?0的故障反應處理器8于是對于發(fā)動機控制降低了發(fā)動機扭矩。如果這種措施還不夠，制動踏板模塊70的控制器40采取積極制動。通過適當?shù)膽密浖ＷC了相互支持地采取了兩個措施。
所介紹的監(jiān)視方案的優(yōu)點是，這個方案的步進式的轉換是與對現(xiàn)有系統(tǒng)影響很小相聯(lián)系的。
參考符號表1 搭接控制器的軟件框架2 總線系統(tǒng)3 控制器4 第一個平面5 第二個平面6 監(jiān)視模塊7 通信部件8 故障反應處理器9 執(zhí)行器10 詢問/應答部件11 測試部件12 存儲區(qū)域13 故障反應要求14 功能量15 應用軟件16 程序過程檢查17 指令測試部分18 內部詢問19 程序過程檢查的應答20 指令測試部分的應答30 控制器40 控制器50 駕駛踏板模塊60 發(fā)動機控制模塊70 制動踏板模塊
權利要求
1.監(jiān)視和/或調節(jié)一種技術系統(tǒng)特別是汽車的方法，具有至少兩個通過總線系統(tǒng)(2)相互連接的控制器(3，30，40)，這些控制器各自具有至少一個計算單元和各自進行監(jiān)視重要的控制過程以及監(jiān)視過程，其中在控制器(3，30，40)特別是在控制器(3，30，40)的計算單元上實現(xiàn)的一個搭接控制器的軟件框架(1)進行控制器(3，30，40)應用軟件(15)的監(jiān)視和/或調節(jié)。
2.按照權利要求1的方法，其中在實現(xiàn)搭接控制器的軟件框架(1)之后在控制器(3，30，40)的計算單元上安排至少兩個相互無關的平面(4，5)，此時第一個平面(4)進行控制，第二個平面(5)進行監(jiān)視。
3.按照上述權利要求之一的方法，其中在實現(xiàn)搭接控制器的軟件框架(1)之后在控制器(3，30，40)的計算單元上安排一個第三個平面，該第三個平面通過監(jiān)視進行監(jiān)視的平面(2)檢查計算單元的功能方式。
4.按照上述權利要求之一的方法，其中可以更換地連接在搭接控制器的軟件框架(1)的第二個平面(5)上的至少一個監(jiān)視模塊(平面2模塊)(6)測試由它使用的計算單元的中央單元(CPU)的指令語句。
5.按照上述權利要求之一的方法，其中監(jiān)視模塊(6)測試第二個平面(5)的功能過程和對要控制量的額定值/實際值進行比較。
6.按照上述權利要求之一的方法，其中搭接控制器的軟件框架(1)的至少一個通信部件(7)協(xié)調各個控制器(3，30，40)之間的通信。
7.按照上述權利要求之一的方法，其中搭接控制器的軟件框架(1)的至少一個故障反應處理器(8)協(xié)調控制器(3，30，40)之間的故障反應要求(13)和通過控制相應的執(zhí)行器(9)將其進行轉換。
8.按照上述權利要求之一的方法，其中搭接控制器的軟件框架(1)的故障反應處理器(8)進行故障反應監(jiān)視，此時將一個執(zhí)行器(9)所要求的性能與執(zhí)行器(9)的實際性能進行比較。
9.按照權利要求7或8的方法，其中故障反應處理器(8)當確定一個沒有被轉換的一個故障反應時關斷控制器(3，30，40)。
10.按照權利要求7至9之一的方法，其中搭接控制器的軟件框架(1)的至少一個詢問應答部件(10)在可以更換的監(jiān)視模塊(6)，通信部件(7)以及故障反應處理器(8)之間進行詢問應答通信。
11.按照上述權利要求之一的方法，其中搭接控制器的軟件框架(1)的詢問應答部件(10)檢查程序過程和當確定了故障時關斷控制器(3，30，40)和/或將第二個平面(5)的功能量(14)調整為零。
12.按照上述權利要求之一的方法，其中至少一個測試部件(11)對被第二個平面(5)的模塊或者部件(6，7，8)使用的存儲器區(qū)域(12)進行監(jiān)視和當確定一個故障時要求一個故障反應(13)。
13.按照上述權利要求之一的方法，其中搭接控制器的軟件框架(1)的通信部件(7)經過總線系統(tǒng)(2)放入其他控制器(3，30，40)的故障反應要求(13)和功能量(14)，提供給搭接控制器的軟件框架(1)的模塊和部件(6，7，8)和經過總線系統(tǒng)(2)又傳送給其他的控制器(3，30，40)。
14.按照上述權利要求之一的方法，其中為了監(jiān)視各個控制器(3，30，40)的計算單元的功能安排了一個監(jiān)視器(watchdog)，監(jiān)視器在詢問應答通信框架內檢查計算單元的功能方式和監(jiān)視的功能方式。
15.用于執(zhí)行按照上述權利要求之一的方法的搭接控制器的軟件框架(1)是可以實現(xiàn)在一個控制器(3，30，40)上的，特別是可以實現(xiàn)在一個控制器(3，30，40)的計算單元上的。
16.按照權利要求15的搭接控制器的軟件框架(1)有一個模塊式的結構和至少一個可以更換的監(jiān)視模塊(6)。
17.按照權利要求15或16的搭接控制器的軟件框架(1)有至少一個通信部件(7)，至少一個故障反應處理器(8)和/或至少一個詢問/應答部件(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控和/或調節(jié)技術系統(tǒng)，特別是汽車的一種方法，具有至少兩個經過一個總線系統(tǒng)相互連接的控制器，這些控制器各自有至少一個計算單元和各自進行監(jiān)控重要的控制過程以及監(jiān)視過程，其中可實現(xiàn)在控制器，特別是可實現(xiàn)在控制器的計算單元上的搭接控制器的軟件框架進行控制器應用軟件的監(jiān)控和/或調節(jié)。
文檔編號G05B23/02GK1577197SQ20041007121
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月14日 優(yōu)先權日2003年7月14日
發(fā)明者G·E·馮施維爾特費雷爾 申請人:羅伯特-博希股份公司