DE10141626B4

DE10141626B4 - Dynamische Angleichung von Leistungsvermögen und Strombedarf

Info

Publication number: DE10141626B4
Application number: DE10141626A
Authority: DE
Inventors: Dieter E. Staiger
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2021-08-25
Also published as: DE10141626A1; US20020049920A1; US6952782B2

Abstract

Verfahren zur Optimierung der Stromaufnahme und der Systemleistung eines Systems, wobei das System unterschiedliche Teilsysteme aufweist, die durch Eingabevariablen gesteuert werden, und eine oder mehrere Tabellen, die vorgegebene optimierte Werte für die Systemleistung, die Stromaufnahme und die Eingabevariablen enthalten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
– kontinuierliches Überwachen und Aufzeichnen der derzeitigen Stromaufnahme und der Systemleistung des Systems und der Werte der Eingabevariablen der Teilsysteme; und
– dynamisches Angleichen der Systemleistung und der Stromaufnahme an optimierte Werte durch Anpassen der Eingabevariablen, basierend auf einem sukzessiven Näherungs-Algorithmus, wenn die derzeitige Stromaufnahme und Systemleistung für die derzeitigen Werte der Eingabevariablen nicht einem Satz von Werten für die Stromaufnahme, die Systemleistung und der Eingabevariablen entspricht, die in der einen oder den mehreren Tabellen enthalten sind, und Betreiben der Teilsysteme mit den angepassten Eingabevariablen

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Datenverarbeitungssystem, wie etwa einen Arbeitsplatzrechner (PC), und insbesondere auf ein Datenverarbeitungssystem mit einer Stromsparfunktion. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein derartiges Datenverarbeitungssystem, wie es in tragbaren Geräten vorhanden ist und das elektronische Steuereinheiten (ECUs) enthält, insbesondere für eingebettete Systeme, wie etwa ECUs, die in Kraftfahrzeugen benutzt werden.

Grundlagen der Erfindung

Aufgrund des technischen Fortschrittes werden derzeit verschiedene Arten von Arbeitsplatzrechnern (hier nachstehend als „PCs" oder „Systeme" bezeichnet), wie etwa Tischrechner und Notebook-Rechner, hergestellt und allgemein verkauft. Die Notebook-PCs sind kompakt und leicht, da bei ihrer Konstruktion Tragbarkeit und Außeneinsatz in Betracht gezogen worden sind.

Eines der Merkmale von Notebook-PCs besteht darin, dass sie „batterietauglich" sind, d.h., sie können mit einer eingebauten Batterie betrieben benutzt werden. Ein derartiges System kann an Orten benutzt werden, an denen kein Stromnetz verfügbar ist. Eine Batterie, die in einem Notebook-PC eingebaut ist, wird üblicherweise als „Batteriesatz" ausgebildet, der aus einem Paket besteht, das eine Vielzahl von aufladbaren Batteriezellen umfasst (auch als „Sekundärzellen" bezeichnet), wie etwa Ni-Cd-, NiMH- oder Li-Ion-Akkus. Obgleich ein derartiger Batteriesatz Batteriesatz durch das Aufladen erneut verwendet werden kann, hält eine Batterieladung nur für etwa zwei bis drei Stunden Systembetriebszeit. Daher sind verschiedene Ideen zum Stromsparen verwirklicht worden, um die Zeit zwischen den Aufladeperioden für einen Akku zu verlängern. Die Einführung einer Stromsparfunktion kann ein weiteres Merkmal für Notebook-PCs bilden.

Gegenwärtig ist vom ökologischen Gesichtspunkt aus das Bedürfnis nach Stromeinsparung auch bei Tisch-PCs gestiegen, die im Wesentlichen unendlich lange durch ein Stromnetz mit Strom versorgt werden können. Und im Juni 1993 befürwortete die U.S. Environmental Protection Agency (EPA) die selbst auferlegten Vorschriften, die als „Energy Star Computer program" bezeichnet werden, und hat gefordert, dass der im Standby-Betrieb (Bereitschaftsbetrieb) aufgenommene Strom geringer als ein vorgegebener Wert sein soll (die Betriebsleistung darf höchstens 30 W betragen oder darf höchstens 3.0 % der Leistung bei aktiver CPU betragen). Rechnerhersteller haben Produkte entwickelt und hergestellt, die mit der vorgeschlagenen Vorschrift übereinstimmen. Beispielsweise werden von IBM Japan Ltd. schon Tisch-PCs verkauft, die eine Stromsparfunktion haben (z.B. der PS/55E (für den allgemein der Name „Grüner PC" üblich ist), der PC 750 und die Aptiva-Reihe („Aptiva" ist ein Warenzeichen der IBM Corp.).

Das Stromsparen kann bei einem PC beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, dass die Stromaufnahme durch die einzelnen elektrischen Schaltkreise in einem System während des Betriebes vermindert wird. Stromeinsparungen können auch dadurch erzielt werden, dass je nach Bedarf die Stromversorgung der einzelnen elektrischen Schaltkreise (oder peripheren Geräte) im System in Übereinstimmung mit der Herabsetzung ihres Betriebszustands (Aktivität) vermindert oder angehalten wird. Die letztere Stromsparfunktion kann insbesondere als „Stromverwaltungs"- Funktion bezeichnet werden.

Wie allgemein bekannt, sind CPU-Chips die Einheiten, welche den Kern für die Rechenvorgänge bilden, die durch durch Rechnersysteme ausgeführt werden. Kürzlich sind mit den verbesserten Fertigungstechniken für das Herstellen von Halbleiterbauelementen, wie sie durch die Verminderung der Breite der Leiterbahnen aufgezeigt wird, die Betriebsfrequenzen von CPUs sogar noch erhöht worden.

Beispielsweise stehen CPU-Chips zur Verfügung, wie etwa der von Intel Corp. verkaufte „Pentium" und der „PowerPC*" (ein Warenzeichen von IBM Corp. PowerPC ist gemeinsam von IBM Corp., Motorola Corp. und Apple Corp. entwickelt worden), die mit Betriebsfrequenzen arbeiten können, die 1 GHz überschreiten. Das Leistungsvermögen einer CPU und ihre Betriebsfrequenz sind sehr eng miteinander verbunden. Und wenn die Arbeitsgeschwindigkeit einer CPU ansteigt, erhöht sich die Geschwindigkeit, mit der sie Berechnungen durchführt, dementsprechend. Eine schnelle CPU zeigt ihre ausgezeichneten Fähigkeiten insbesondere dann, wenn große Anwendungsprogramme laufen oder wenn grafische Vorgänge ausgeführt werden.

Aber da nichts perfekt ist, bringt die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit der CPU mehrere Probleme mit sich. Eins der Probleme betrifft den erhöhten Stromverbrauch durch die CPUs und die daraus folgende Wärmeentwicklung. Wenn sich die Stromstärke erhöht, die über ein Transistorgate (d.h. einen Widerstand) fließt, dann steigen der Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung ebenfalls an. Theoretisch ist der Stromverbrauch einer CPU proportional der Betriebsfrequenz. Derzeit kann das Verhältnis des Stromverbrauches einer CPU zum gesamten Stromverbrauch des Systems nicht vernachlässigt werden.

Das Aufkommen von elektronisch gesteuerten Fahrzeugen, die von sogenannten „elektronischen Steuereinheiten" (ECUs) gesteuert werden, die einen Mikrorechner umfassen, hat in den letzten Jahren drastisch zugenommen. Zusätzlich zur Steuerung der Drehzahl der internen Verbrennungsmaschine, der Steuerung der Schaltvorgänge bei der Kraftübertragung und der Steuerung einer Kupplung haben diese Fahrzeuge auch verschiedenes Zubehör, das von der ECU gesteuert wird. Auf der Grundlage von Signalen von verschiedenen Sensoren, die an einer Vielzahl von Betätigungselementen bereitgestellt werden, deren Antriebselemente gesteuert werden sollen, berechnet die ECU für die verschiedenen Betätigungselemente, die gesteuert werden, Steuervariable und gibt dann die entsprechenden Signale an diese Betätigungselemente aus, um den Betrieb jedes Elementes zu steuern.

Steuersysteme dieser Art werden benutzt, um beispielsweise in, Motorfahrzeugen Steuerfunktionen auszuüben, die üblicherweise in Fahrzeugen zu finden sind.

Zusammen mit der Entwicklung hin zu einer steigenden Zahl von elektronisch ausgeführten Funktionen in Motorfahrzeugen und deren wachsende gegenseitige Verknüpfung tritt eine wesentlich steigende Komplizierung ein, und zwar zusammen mit einer entsprechenden Schwierigkeit bei der Entwicklung und Beherrschung des gesamten elektronischen Systems des Fahrzeuges. Zusätzlich führt dies zu einem steigenden Bedarf nach Rechenleistung und Speicherkapazität sowie nach einer verbesserten Stromverwaltung. Besonders wichtig ist der Bedarf nach einer Lösung mit einem System auf einem Chip (SOC) unter Verwendung einer auf dem Chip befindlichen Mehrfach-Steuerelement-Struktur.

Die DE 693 27 794 T2 beschreibt ein Verfahren zum Reduzieren der Leistungsaufnahme in elektrischen Systemen, insbesondere Verfahren zum Reduzieren der Leistungsaufnahme in batteriebetriebenen Computersystemen durch die neue Nutzung der Leistungsaufnahme in der Vergangenheit für die in dem Computersystem ablaufenden Programme. Dazu wird eine Vergangenheit des Leistungs- bzw. Spannungsverbrauchs für jedes in einem Computersystem genutzte Programm kompiliert bzw. interpretiert, so dass in der Vergangenheit unnötigerweise leistungsverbrauchende Komponenten bzw. Einheiten nicht angeschaltet werden oder in Bereitschaft gesetzt werden, wenn ein Computerprogramm betrieben wird.

In der EP 0 727 728 A1 ist ein Powermanagementsystem für eine Hardware (Computer) in Abhängigkeit von einer Software (Programm) beschrieben. Hierbei wird vor der Ausführung des jeweiligen Programms eine Analyse des Computers bzgl. dessen registrierten Powerstatus durchgeführt.

Die US-A-5,692,294 beschriebt ebenfalls ein Powermanagement einer Hardware in Bezug auf eine bestimmte Software.

Schließlich offenbart die US-A-5,892,959 ein Powersystem, das mit Hilfe eines Aktivitätsmonitors das Computersystem während eines Zustands niedriger Aktivität in einen Zustand versetzt, in dem weniger Strom verbraucht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Strom zu sparen, und trotzdem die optimale Systemleistung bereitzustellen, wie sie für die zu dem Zeitpunkt laufende(n) Anwendung(en) erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1; 13 und 14 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun ausführlicher zusammen mit den zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen
1 ein Blockschaltbild des Systems nach der Erfindung ist;
2 ein stark abstrahiertes Logikflussbild ist, welches das in Echtzeit erfolgende Überwachen und Filtern von Variablen nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 ein stark abstrahiertes Logikflussbild ist, das den Vorangleichungsvorgang nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 ein stark abstrahiertes Logikflussbild ist, das den hauptsächlichen Angleichungsvorgang nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5 ein stark abstrahiertes Logikflussbild ist, das die Vorhersage und den Systemlernvorgang nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 ein stark abstrahiertes Logikflussbild ist, das Systeminitialisierung und ABEND-Code-Behandlung nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7 ein stark abstrahiertes Logikflussbild ist, welches das DP²C-Strom-Teilsystem nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
8 schematisch die gesicherte Spannungsabschaltung von DP²C nach der Erfindung zeigt; und
9 schematisch die Übergangskennlinie der Spannungsabschaltung nach 8 darstellt.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein Kraftfahrzeug beschrieben. Es muss jedoch angemerkt werden, das die vorliegende Erfindung nicht auf Kraftfahrzeuge beschränkt ist, sondern von allen Systemen benutzt werden kann, bei denen eine Verwaltung der Stromaufnahme und/oder der Systemleistung notwendig ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die dynamische Angleichung von Systemleistung/Stromaufnahme (hier nachstehend als „DP²C" bezeichnet) legt ein Prinzip zum dynamischen Steuern und Verwalten des Leistungsvermögens und des Stromverbrauchs von Strom verbrauchenden Elementen dar, aus denen ein elektronisches System gebildet wird. Sowohl das Leistungsvermögen des Systems als auch der/die angelegte(n) Systemstrom/-spannungen werden durch einen DP²C-spezifischen Angleichungsvorgang gesteuert, bei dem das Leistungsvermögen des Systems in Echtzeit an die Anforderungen der Anwendung und die augenblicklich vorherrschende Betriebssituation angepasst werden. DP²C beschreibt ausführlicher ein Prinzip zum Steuern der Systemleistung und der Stromaufnahme von ECUs. Die Ziele bestehen darin, für eine gegebene Verarbeitungs-/Anwendungssituation rechtzeitig das Optimum an Leistungsvermögen des Systems bereitzustellen, während der Stromverbrauch des gesamten Systems so niedrig wie möglich gehalten wird.
Das Prinzip erweist sich als vorteilhaft bei der Anwendung auf eingebettete elektronische Systeme und insbesondere auf Lösungen eines auf einem Chip befindlichen Systems (SOC), das auf dem Chip befindliche Mehrfach-Steuerelementstrukturen benutzt.
Die nutzbringenden Merkmale sind:
geringster Stromverbrauch des Gesamtsystems – und als Folge minimierte Kühlaufwendungen sowie verminderte Packungsgröße und -volumen, – Tatsachen, die zu niedrigeren Systemkosten, besserer Zuverlässigkeit führen
optimierte Nutzung des Leistungsvermögens für Anwendungen, die aus einer Vielzahl von Tasken und Pfaden zusammengesetzt sind, die von den verteilten Teilsystemen und Koprozessoren ausgeführt werden, die alle zusammen das Gesamtsystem bilden
verminderte Kosten der Systemeinheit; minimierte Kühlaufwendungen.
Das vorgeschlagene Prinzip kann einen wesentlichen Anstieg der Betriebszeit und der Systemverfügbarkeit für eine große Vielzahl von batteriebetriebenen Systemen gestatten.
Das DP²C-Prinzip wird durch einen spezifisch angepassten Prozessor (Maschine endlicher Zustände, Abfolgesteuerung) ausgeführt, um kontinuierlich die Systemleistungsfähigkeit und Stromversorgung anzugleichen, um die Verarbeitungsleistung dynamisch dem Bedarf zu dem Zeitpunkt anzupassen.
Der Schlüsselgedanke besteht darin, alle wichtigen Systemeingabe-Parameter und Teilsystem-Aktivitäten abzutasten und diese Parameter in einem kontinuierlichen Vorgang (ereignisgesteuert oder im Rundlauf oder eine Mischung von beidem) mit statistisch vorhergespeicherten Tabellen von Leistungsfähigkeit und Stromaufnahme zu vergleichen, die typisches Systemverhalten und typische Systemmerkmale darstellen, – und diese Parameter als Grundlage für die Anwendung eines dynamischen Angleichungsvorganges von Leistungsfähigkeit und Stromaufnahme für das im Mittelpunkt stehende ECU-System zu benutzen. Der dynamische Angleichungsvorgang von Leistungsvermögen und Stromaufnahme ist so ausgerichtet, dass der Aufwand für die Leistungsfähigkeit des Systems unter Verwendung von Algorithmen vermindert wird, die alle wichtigen Systeme, Teilsysteme und Parameter und Betriebszustände zeitgleich und ebenso die für die nahe Zukunft vorhersehbaren Anforderungen hinsichtlich Anwendung und Leistungsvermögen in Betracht ziehen. Diese Idee enthält die Vorhersage bestimmter Situationen und enthält einen kontinuierlichen Lernvorgang.
Die Angleichungs-„Regulatoren", die durch den DP²C-Prozessor gesteuert werden, sind die Folgenden:

– Systemtakt und Geschwindigkeit der Unterzeitgebersignale aller betroffenen Elemente anpassen (Zykluszeit; Betriebszyklus)
– Takt anhalten (System in ,statischer Bereitschaft')
– Stromversorgung auf Mindestwert der anzulegenden Betriebsspannung einstellen
– nicht benötigte Elemente und/oder elektronische Teilsysteme abschalten

Die Eingabeparameter für die Angleichung werden durch

– die Schnittstelle des Anwendungsprogramms;
– die Schnittstelle der Benutzersteuerung; und
– direkte Eingabevariable der Hardware

Die Tabellen für die Leistungsfähigkeit des Systems und die Stromaufnahme, eine Registergruppe, die in den Speicher des DP²C-Prozessors eingebettet ist, sind statisch, wobei sie während der Systementwicklung definiert werden und während der Systemlaufzeit nicht geändert werden.
Die vorher gespeicherten Tabellen definieren die anfänglichen Bedingungen des Systems, die zu dem Zeitpunkt geladen werden, wenn das System initialisiert wird.
Die Lösung für den Angleichungsvorgang wendet ein Prinzip an, das dynamisch arbeitet und die folgenden Schritte ausführt:

– Kontinuierliches Überwachen und Aufzeichnen von
– augenblicklichem Stromverbrauch des Systems
– augenblicklichen Leistungsanforderungen durch Anwendungen
– allen wichtigen Umgebungsbedingungen, darunter direkte durch Hardware eingeführte Variable und indirekte Variable, die sich auf Schnittstellen wie Anwendungsprogramme und HMI (Mensch-Maschine-Schnittstelle) beziehen
– Echtzeit-Klassifizierung der durch die überwachte Hardware eingeführten Variablen auf vorgegebene Kriterien (Filtern)
– Analysieren der zum Zeitpunkt erforderlichen Leistungsfähigkeit des Systems durch
– Vergleichen mit den Tabellen für die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit des Systems und Angleichen der Leistung durch dynamisches Aktualisieren der Register für die Leistungsparameter
– Vergleichen mit den Strombedarfstabellen und Angleichen des Stromes durch dynamisches Aktualisieren der Register für die Stromparameter
– Durchführen eines dynamischen Angleichungsvorganges von Leistungsfähigkeit des Systems und Stromaufnahme durch
– Anwenden eines Matrixvorganges, der den tatsächlichen Inhalt der Leistungstabelle und/oder der Strombedarfs-/Anwendungs-Suchtabelle verknüpft
– Berechnen einer Vorhersage für die Situation hinsichtlich der Anforderungen an die Leistungsfähigkeit des Systems in „naher Zukunft"
– Ausführen der Angleichung des Systemleistungsvermögens und der Bereitstellung von Strom durch Anpassen der Parameter für die das Leistungsvermögen regelnden Teilsysteme und die angelegten Teilsystemspannungen
– Erneutes Programmieren/Anpassen der programmierbaren Filterelemente an die neuen Anwendungsbedingungen
– Durchführen eines kontinuierlichen Lernvorganges durch
– Vergleichen des sich ergebenden realen Systemverhaltens mit vorhergesagten Angleichungsanpassungen,
– Berechnen der Wirksamkeit der ausgeführten Angleichung gegenüber dem realen Betriebsverhalten des Systems, und
– dynamisches Aktualisieren/Ändern der Suchtabellen für Leistungsfähigkeit/Stromaufnahmevorhersage bei Bedarf und Auslösen eines abwärts zählenden Vorhersage-Zeitgebers
– Plausibilitätsprüfung des gelernten Systemverhaltens („gelernte Ergebnisse") gegenüber vorher gespeicherter Daten, welche die Grenzen des systemspezifischen Extremverhaltens definieren; und
– in Situationen, in den der Angleichungsvorgang die Beziehung zwischen Leistungsfähigkeit des Systems und Stromaufnahme nicht lösen kann, Beenden des Vorganges, indem der gegenwärtige Status von Leistungsvermögen und Strombedarf beibehalten wird; oder
– in Situationen, in denen der Angleichungsvorgang eine Lage erkennt, die sich außerhalb der Grenzbedingungen befindet, Beenden des Vorganges mit einer Routine, indem (1) das DP²C-System zurückgesetzt und (2) die anfänglichen Einstellungen der DP²C-Angleichung in den Statusregistern für das Leistungsvermögen und den Strombedarf rückgespeichert werden; und (3) Einstellen des Markierungsregisters, das die angetroffene Situation dem Anwendungsprogramm und/oder dem allgemeinen Systemprozessor meldet.

Unter Bezugnahme auf 1 wird nun ein Blockschaltbild des Systems nach der Erfindung gezeigt, das die Komponenten und Elemente enthält, die im dem DP²C-System vorhanden sind.
Das „Herz" des Systems ist der DP²C-Prozessorspeicher (1), der für diese Anwendung eine sehr große Datenbreite und einen kleinen Adressteil haben sollte. Eine vorteilhafte Realisierung besteht aus mehr als 64 Bit, vorzugsweise 128 Bit, und 128 Adressen. Der Prozessor wird dadurch als eine Maschine endlicher Zustände gestaltet, wobei eine Maschine endlicher Zustände eine Maschine ist, die eine begrenzte oder endliche Anzahl von möglichen Zuständen hat. Zu dem Prozessor gehört ein Programmspeicher (1a), dessen Größe an den jeweiligen benutzten Prozessor angepasst ist. Zusätzlich dazu sind dem Prozessor Register (1b) zugeteilt, welche die anfänglichen Bedingungen des Systems umfassen, die jedes Mal dann geladen werden sollen, wenn das System initialisiert wird (Rücksetzbedingungen). Eine Suchtabelle für Vorhersagen (1c) umfasst mögliche Situationen, die auftreten können, wenn das System benutzt wird, das die Erfindung enthält (z.B. eine Kraftfahrzeug), d.h. wiederkehrende Situationen, wie etwa Änderung der Innentemperatur usw. Die Suchtabelle für die Vorhersagen wird gemäß der jeweiligen Ausführung des benutzten Systems geladen. Weiterhin gehört zum Prozessor ein abwärts zählender Vorhersage-Zeitgeber (1d), der die zeitliche Beziehung der in (1c) gespeicherten Situationen steuert. Abschließend stellt (1e) ein Werkzeug zum Überprüfen einer realen Situation dar, das die zeitlichen Vorhersagen überwacht, die in (1c) gespeichert sind, um zu überprüfen, ob sie plausibel sind, und sie möglicherweise zu korrigieren.
Sobald das System initialisiert worden ist, beginnt ein Überwachungsvorgang, der alle direkten und indirekten Parameter überwacht, die für den Stromverbrauch und das Leistungsvermögen des Systems von Bedeutung sind, z.B. E/A-Geräte, wie etwa Schalter, Tastatur, Berührungsbildschirm, Anzeige, Drucker und Ähnliches, oder Hardware-Teilsysteme, wie etwa Motoren, Relais, Fühler usw.
Diese Parameter können im Wesentlichen in zwei Kategorien von Eingabevariablen unterteilt werden. Die erste Kategorie umfasst die so genannten von der Hardware ausgelösten Eingabevariablen, d.h. Variable, die sich von der in dem System vorhandenen Hardware ableiten, z.B. Temperaturfühler oder Drehzahlmesser und Ähnliches. Damit gehören zu diesen Parametern Umgebungseinflüsse, wie Temperatur, Druck usw.
Zur zweiten Kategorie gehören Parameter, die sich von den Anwendungsprogrammen herleiten oder direkt durch den Benutzer (HMI – Mensch-Maschine-Schnittstelle) geändert oder beeinflusst werden.
Während die Parameter der zweiten Kategorie direkt an den Prozessor (1) geschickt werden, weil von ihnen angenommen wird, dass sie eine unmittelbare Aktion auslösen (Benutzeranfragen werden als mit hoher Priorität ausgestattet betrachtet), werden die durch Hardware eingeführten Variablen in ein programmierbares Filter und danach an eine programmierbare Vergleichseinrichtung geleitet, deren Funktion später beschrieben werden wird.
Nachdem der Prozessor (1) die jeweiligen Signale empfangen hat, wird er, falls notwendig, in Bezug auf Leistungsvermögen oder Stromverbrauch Korrekturaktionen auslösen, indem er die geeignet manipulierte Variable ((3a), (3b)), wie etwa Oszillatorfrequenz oder Verarbeitungsgeschwindigkeit (Leistungsvermögen) und Ein/Aus oder Betriebsspannung usw. adressiert. Die manipulierten Variablen ((3a), (3b)) zeigen zugehörige Register ((3c), (3d)), die mit Parametern geladen werden, die den aktuellen Status des Systems anzeigen.
2 zeigt ein stark abstrahiertes Logikflussbild, welches das Überwachen und Filtern der Echtzeit-Variablen nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, beginnt jedes Mal, wenn das System initialisiert wird, der Überwachungsvorgang bei Punkt 200, wobei der Vorgang konstant alle direkten und indirekten Signale/Parameter überwacht, die für den Stromverbrauch und das Leistungsvermögen des Systems von Bedeutung sind.
Zu dem Zeitpunkt, an dem das System initialisiert wird, d.h. der Motor des Fahrzeuges angelassen wird, kann sich das System bei Punkt 201 in einem von mehreren möglichen Systembetriebsmodi befinden, wobei es auf die für Echtzeitbedingungen relevanten Anforderungen bezüglich Systemleistungsvermögen und Stromaufnahme eingestellt ist. 2 stellt fünf derartige Modi dar, nämlich

Modus 1: alle Teilsysteme befinden sich im Normalbetrieb
Modus 2: das System ist leistungsangepasst, d.h., das System arbeitet bei seinem optimalen Leistungsvermögen
Modus 3: das System ist teilweise abgeschaltet, z.B. Klimaanlage oder einige andere Teilsysteme sind abgeschaltet
Modus 4: das System ist leistungsangepasst und teilweise abgeschaltet; und
Modus 5: alle Teilsysteme mit Ausnahme des DP²C-Teilsystems nach der Erfindung sind abgeschaltet.

Es muss angemerkt werden, das die vorstehende Auflistung von möglichen Systembetriebsmodi nur beispielhaft ist und nicht als Eingrenzung gilt. Die erwähnten Systembetriebsmodi decken jedoch die meisten möglichen Situationen ab.
2 zeigt wiederum die Unterscheidung zwischen durch Hardware eingeführten Parametern (2a) auf der linken und Parametern, die von Anwendungsprogrammen abgeleitet werden oder direkt durch den Benutzer verändert oder beeinflusst werden (HMI – Mensch-Maschine-Schnittstelle; (2b)), auf der rechten Seite. Wenn man zuerst die durch Hardware eingeführten Parameter (2a) betrachtet, beobachtet der Überwachungsvorgang kontinuierlich die Teilsysteme der elektronischen Steuereinheit (ECU). In Block 202 erkennt das programmierbare Filter, ob es irgendeine Veränderung innerhalb des Systems gibt, d.h., ob es irgendeinen Übergang zwischen zwei jeweiligen Zuständen des Systems gibt oder ob es irgendeine Änderung in der Umgebung gibt. Programmierbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Werte, die in jeweiligen Registern gespeichert sind, durch den Vorgang nach der Erfindung geändert (programmiert) werden können. Ein Übergang oder eine Veränderung könnte z.B. die Tatsache sein, dass ein bestimmtes Teilsystem, das eine bestimmte Aufgabe abgeschlossen hat, nun in einen Leerlaufstatus übergehen wird. Eine umgebungsbedingte Änderung kann eine Änderung der Temperatur, des Druckes usw. sein. Für den Fall, dass ein derartiger Übergang erkannt wird, wird das jeweilige Signal über Block 203 an Block 204 weitergeleitet, wo eine programmierbare Vergleichseinrichtung entscheidet, ob diese Veränderung bedeutsam genug ist, um an den Prozessor (1) übertragen zu werden, wobei der Vergleichsvorgang in Block 203 ein Maskierfilter enthält, das in der Lage ist, bestimmte Veränderungen zu maskieren, die im derzeitigen Status des Systems nicht von Interesse sein dürften. Damit empfängt das programmierbare Filter die jeweiligen Bits des Signals und entscheidet, welche Bits („gültige Bits") nachfolgend mit dem jeweiligen Werten in dem jeweiligen Register in der programmierbaren Vergleichseinrichtung in Block 204 verglichen werden sollen.
Auf der Grundlage dieses Vergleiches wird in Block 205 eine Hardware-Unterbrechung Hi erzeugt, die dem Prozessor mitteilt, dass eine Veränderung des Systems eingetreten ist. Zur gleichen Zeit wird ein jeweiliges Markierungsregister if3 in Block 206 aktualisiert, um die Art der Veränderung anzuzeigen.
Wenn nun zur zweiten Kategorie der Eingabevariablen übergegangen wird, d.h. Parametern, die von Anwendungsprogrammen abgeleitet oder direkt durch den Benutzer verändert oder beeinflusst werden, führt das Erkennen eines Anwendungsprogrammbefehls oder eines Benutzerbefehls in Block 207 direkt zum Erzeugen der jeweiligen Unterbrechungen Ai, Ui und der Aktualisierung der jeweiligen Markierungsregister if1 und if2. In diesem Falle ist kein Vergleich notwendig, weil ein Anwendungsprogramm „weiß", was getan werden muss, und für den Fall, dass der Benutzer einen Befehl ausgibt, würde das Filtern keinen Sinn ergeben. Damit ist ein Filtern schon vorher erfolgt, als das jeweilige System entwickelt wurde. Beispielsweise gibt es, wenn der Benutzer des Systems entscheidet, dass die Klimaanlage des Fahrzeuges ausgeschaltet werden sollte, keine Zeit für zeitaufwendige Vergleichsvorgänge, sondern es sollte sofort eine Aktion erfolgen. Gleichermaßen erfordert, wenn ein Anwendungsprogramm einen Befehl sendet, ein bestimmtes Teilsystem sofort abzuschalten, z.B. für den Fall, dass ein schwerwiegender Defekt erkannt worden ist, ein derartiger Befehl eine unmittelbare Aktion. Damit ist der Vergleichsvorgang für solche Veränderungen nützlich, die nicht direkt vom Benutzer oder von einem beliebigen Anwendungsprogramm beeinflusst worden sind.
Gleichgültig, ob eine unmittelbare Aktion erforderlich ist oder nicht, sollten trotzdem alle Parameter, ob nun durch Hardware eingeführt oder durch Anwendungsprogrammbefehle oder durch den Benutzer direkt ausgelöst, in den DP²C-Prozessor eingespeist werden, um dem dynamischen Angleichungsvorgang von Systemleistungsvermögen und Stromaufnahme der vorliegenden Erfindung zugefügt zu werden, um das Optimum des Systemleistungsvermögens für eine gegebene Verarbeitungs-/ Anwendungssituation rechtzeitig bereitzustellen, während der Stromverbrauch des Gesamtsystems auf einem Mindestwert gehalten wird.
Wenn nun die Hinwendung zu 3 erfolgt, wird dort ein stark abstrahiertes Logikflussbild gezeigt, das den Vorangleichungsvorgang nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Wie vorstehend schon erwähnt worden ist, kann es Situationen geben, die sofortige Aufmerksamkeit und/oder unmittelbare Aktion erfordern. Derartige Situationen werden durch einen Vorgang abgehandelt, der dem eigentlichen Angleichungsvorgang nach der vorliegenden Erfindung vorangeht, dem sogenannten Vorangleichungsvorgang. Die vorstehend erwähnten Situationen sollten eindeutig und/oder komplikationslos sein. Eine eindeutige Situation kann z.B. eintreten, wenn der Benutzer selbst ein bestimmtes Teilsystem abschaltet oder wenn ein Fühler eine Temperatur eines bestimmten Teiles des Systems erkennt, die für dieses Teil schädlich sein könnte.
Wie in 3 zu sehen ist, können die ankommenden Unterbrechungen Hi, Ai, Ui (siehe 2) entweder direkt an den DP²C-Prozessor geschickt werden, oder ein Rundlauf-Zeitgeber könnte eingerichtet werden, der von Zeit zu Zeit überprüft, ob eine Unterbrechung vorhanden ist (Block 301). Dies hängt vor gewählten Ausgestaltung des Systems ab und kann auch durch die Bedeutsamkeit der Situation beeinflusst werden.
Der DP²C-Vorgang führt nun in Block 302 eine Voranalyse der Unterbrechung durch, wobei eine Prüfung auf Tragweite der Aktion ausgeführt wird. Die Kriterien, ob eine Veränderung folgenschwer ist oder nicht, werden bei der Entwicklung des Systems definiert. Sie können jedoch zu jeder Zeit geändert werden. In Abhängigkeit von dieser Voranalyse wird entschieden, was als Nächstes geschehen soll (Blöcke 303 bis 305). Für den Fall, dass die Situation so ernsthaft ist, dass ein Teil des Systems abgeschaltet werden muss, gibt der Prozessor in Block 306 einen bestimmten Befehl (Strom abschalten) aus oder führt das System zu einer bestimmten Bereitschaft, z.B. für den Fall, dass ein Teilsystem betroffen ist, für das eine vollständige Stromabschaltung nicht erlaubt ist, wie etwa den Kühlkreislauf oder Ähnliches, das dann bei einem Status mit einem minimalen Strombedarf läuft. Für den Fall, dass die Situation volles Leistungsvermögen erfordert, z.B. Spracherkennung, die eine hohe Aktivität der CPU erfordert, gibt der Prozessor in Block 308 einen Befehl aus, volle Stromversorgung und volles Leistungsvermögen bereitzustellen. Für den Fall, dass eine schwerwiegende Umgebungsunterbrechung übertragen worden ist, werden das System oder ein Teil davon heruntergefahren und gehen in eine bestimmte Bereitschaft über.
Wenn die Prüfung auf Tragweite der Aktion zu dem Schluss kommt, dass keine der ernsten Situationen vorhanden ist, ruft der Vorgang bei Block 308 den Hauptangleichungsvorgang auf, indem er dabei die unveränderten Parameter übergibt, die den Systembetriebsmodus definieren, der vorhanden ist, nachdem die Unterbrechungen erzeugt worden sind (siehe 2).
Wenn nun der Übergang zu 4 erfolgt, wird dort ein stark abstrahiertes Logikflussbild gezeigt, das den Hauptangleichungsvorgang nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Alle Parameter, die in dem Vorangleichungsvorgang (siehe 3) nicht angeglichen worden sind, werden nun durch den Hauptangleichungsvorgang geschickt, der bei Punkt 400 beginnt.
Zuerst wird in Block 401 erkannt, ob ein Übergang stattgefunden hat und eine Unterbrechung noch verarbeitet werden soll. Wenn dies nicht der Fall ist, fährt das System in Block 402 mit einer Leerschleife fort, wobei der Überwachungsvorgang, der vorstehend beschrieben worden ist, weiterhin abläuft. Neben dem Überwachen der Teilsysteme können in Hinblick auf die Anforderungen an Stromverbrauch und Systemleistungsvermögen zur gleichen Zeit ein Vorhersagevorgang wie auch ein Erziehungs-/Lernvorgang stattfinden. Diese beiden Vorgänge werden später beschrieben (Punkte 403 und 404).
Für den Fall, dass noch eine Unterbrechung verarbeitet werden soll, tritt das System in Block 405 in den Hauptangleichungsvorgang ein, wobei unter Verwendung eines „aufeinanderfolgenden Näherungs"-Algorithmus eine wiederholte Anpassung von Leistungsvermögen und Strombedarf mit dem Ziel durchgeführt wird, sich bei einem optimalen Systemleistungsvermögen an einen minimalen Strombedarf/-verbrauch des Systems anzugleichen.
Während dieses Angleichungsvorganges werden Parameter von Strom und Leistungsvermögen in Blöcken 406 und 407 wiederholt aufeinander abgestimmt, d.h. an den neuen Modus des Betriebssystems angepasst, wobei abgestimmte Stromparameter benutzt werden, um Leistungsparameter anzupassen und umgekehrt, wobei damit ein Vorgang in Form einer Schleife ausgeführt wird. Die abgestimmten Parameter können dafür benutzt werden, die jeweiligen Register in Blöcken 408 und 409 zu aktualisieren, d.h. das Register der Stromparameter ((3d) in 1) und das Register der Leistungsparameter ((3c) in 1).
Für den Fall, dass ein optimales Angleichungsergebnis erreicht wird (ein minimales Delta kann erlaubt sein, indem ein bestimmter Wert ermittelt wird, der bei seinem Erreichen ein optimales Angleichungsergebnis definiert), werden die abgestimmten Parameter an den Punkten 410 und 411 an den DP²C-Vorgang zurückgegeben. Während der Hauptangleichungsvorgang durchgeführt wird, prüft das System von Zeit zu Zeit, ob der Vorgang schon abgeschlossen worden ist, indem er sich bis zu einer annehmbaren minimalen Unstimmigkeit an die optimalen Betriebsbedingungen angleicht, die in Block 412 definiert werden sollen. Für den Fall, dass der Vorgang noch nicht abgeschlossen worden ist, wird ein weiterer Anpassungszyklus ausgelöst. Es ist jedoch möglich, die Anzahl der Zyklen auf einen bestimmten Wert zu begrenzen oder die Zeit zu benutzen oder einen bestimmten Wert oder eine Verknüpfung davon. Wenn aufgrund der Tatsache, dass keine Angleichung erreicht werden kann, weil eine unlösbare Bedingung aufgetreten ist oder die Zeit eines Zeitgebers abgelaufen ist (wobei das System dabei den speziell definierten „Delta"-Wert in Betracht zieht) der optimale Zustand nicht erreicht worden ist, nachdem eine vorgegebene Anzahl von Zyklen abgelaufen ist, könnte der Vorgang dadurch beendet werden, dass bei Punkt 413 eine sogenannte „ABEND"-Routine („ABnormales ENDE") eingegeben wird, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt ist.
Für den Fall, dass der Angleichungsvorgang als abgeschlossen bezeichnet wird, wird der Vorgang beendet und das programmierbare Filter und die programmierbare Vergleichseinrichtung werden an die neuen/angeglichenen Betriebsbedingungen des Systems angepasst, indem an Punkten 414 und 415 (siehe X beziehungsweise Y in 1) die jeweiligen Parameter in die jeweiligen Register eingegeben werden.
Wie vorstehend schon erwähnt worden ist, enthält das System Suchtabellen für Vorhersagen (siehe 1; (1c)), die mögliche Situationen umfassen, die auftreten können, wenn das System benutzt wird, das die Erfindung enthält (z.B. ein Kraftfahrzeug), d.h. wiederkehrende Situationen, wie etwa die Änderung der Innentemperatur usw. Nach der Erfindung werden die Vorhersageregister oder -tabellen mit möglichen Situationen geladen, die auftreten können, wenn das die Erfindung enthaltende System benutzt wird, z.B. können die Tabellen die Information enthalten, dass, nachdem sich die Innentemperatur um 3°C geändert hat, es normalerweise 2 Minuten dauert, bis der Benutzer des Systems, d.h. der Fahrer, die Temperatur auf den „korrekten" Wert anpassen wird. Damit wird das System unter Verwendung dieser Information eine Vorhersage für die Situation hinsichtlich der Anforderungen an das Leistungsvermögen in der „nahen Zukunft" berechnen.
In Zusammenhang mit dem Vorhersagevorgang ist das System in der Lage einen kontinuierlichen Vorgang des „Lernens durch Anwenden" auszuführen, d.h. durch Vergleichen des sich ergebenden realen Systemverhaltens mit den vorhergesagten Angleichungsanpassungen ist das System selbstanpassend oder trainierbar, und als Folge berechnet das System die Wirksamkeit der ausgeführten Angleichung gegenüber dem realen Betriebsverhalten des Systems und aktualisiert oder ändert die Suchtabellen für die Vorhersage von Leistungsvermögen/Stromverbrauch bei Bedarf und löst einen abwärts zählenden Vorhersage-Zeitgeber aus, um damit einen Lernvorgang auszuführen.
5 zeigt ein stark abstrahiertes Logikflussbild, das den Vorhersage- und Systemerziehungsvorgang nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Als Erstes wird, beginnend bei Punkt 500, der derzeitige DP²C-Vorgangsfall in Block 501 im Hinblick auf anwendbaren vorhersagbaren nächsten Bedarf an Leistungsvermögen und Strom analysiert. Nachfolgend wird in Block 502 durch Vergleichen der vorliegenden Situation mit den Suchtabellen für die Vorhersage (siehe (1c) in 1) überprüft, ob eine vorhersagbare Situation vorhanden ist. Für den Fall, dass die Antwort nein ist, tritt das System in eine Schleife ein, bis eine vorhersagbare Situation eintritt.
Wenn eine vorhersagbare Situation vorhanden ist, wählt das System in Block 503 die geeigneten Werte aus und initialisiert/startet einen abwärts zählenden Vorhersage-Zeitgeber, der die Zeit anzeigt, nach der die vorhersagbare Situation eintreten sollte. Parallel zu diesen Schritten wacht das System in Block 504 kontinuierlich darüber, ob eine neue Situation eingetreten ist, welche die vorliegenden Vorgangsschritte redundant werden ließe, weil die neue Situation unterschiedliche Aktionen erfordern könnte. Das Eintreten einer neuen Situation wird in Block 503 in einem Register der Überwachungsmarkierungen angezeigt.
Als Nächstes wird in Block 505 erkannt, ob der abwärts zählende Zeitgeber abgelaufen ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt das System zu Block 503 zurück. Wenn es der Fall ist, wird in Block 506 ermittelt, ob sich die anfänglichen Systembedingungen geändert haben, d.h., ob seit dem Beginn des Zeitgebers eine neue Situation eingetreten ist. Für den Fall, dass sich die Situation geändert hat, wird der Vorhersagevorgang ohne jegliche Folgen in Block 507 beendet.
Wenn das System herausfindet, dass keine neue Situation eingetreten ist, bringt es in Block 508 die Vorhersageparameter in die Register der Leistungsparameter und auch in die Register der Stromparameter ((3c)und (3d) in 1) ein, um damit diese Register zu aktualisieren.
Wie in 4 zu sehen ist, können der Lernvorgang E und der Vorhersagevorgang P parallel zum Angleichungsvorgang verlaufen. Für den Fall, dass eine vorhersagbare Situation erkannt wird und der Lernvorgang des Systems läuft („logisches UND" in Block 509), geht der Vorgang weiter zu Block 510. Zuerst wird der Lern- Zeitgeber (siehe (1e) in 1) zurückgesetzt oder initialisiert, und ein Index-Zeitgeber wird eingestellt, der die Zeit seit dem Starten des Lern-Zeitgebers zählt. Zusätzlich könnte in Registern if₁ bis if₃ eine Überwachungsmarkierung gesetzt werden.
Als Nächstes prüft das System (in Block 511), ob sich die anfänglichen Systembedingungen verändert haben (siehe vorstehend). Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt das System zu Block 510 zurück. Block 512 zeigt ein logisches „UND" zwischen dem positivem Ergebnis der Überprüfung in Block 511 und einem negativen Ergebnis der Überprüfung in Block 505. Wenn beide Voraussetzungen erfüllt werden, geht der Vorgang weiter zu Block 513, und die Suchtabellen für die Vorhersage (siehe (1c) in 1) werden unter Verwendung des durch den Index-Zeitgeber gemessenen Wertes angepasst.
6 veranschaulicht die Initialisierung des Systems und die Behandlung des ABEND-Code (ABnormales ENDE) nach der vorliegenden Erfindung.
Wenn zu einem Zeitpunkt T₀ bei Punkt 600 das System initialisiert wird, wird in Block 601 zuerst der DP²C-Prozessor als Teil des Gesamtsystems eingeschaltet. Als Nächstes beginnt in Block 602 die Initialisierung des DP²C-Systems. Es erfolgt das Urladen des DP²C-Prozessors, und in Block 603 werden die anfänglichen Parameterwerte aus dem DP²C-Programmspeicher (1a) in die anfangs eingestellten Register und die Register für die Vorhersage-Suchtabellen ((1b) und (1c)) kopiert. Dies wird als grundlegendes Urladen bezeichnet, weil an diesem Punkt die Register der Eingabevariablen und die Register der Parameter für Leistungsvermögen und Strom noch nicht geladen worden sind.
Von Block 603 aus könnte sich der Vorgang zur Systeminitialisierung verzweigen, womit ein Rundlauf-Zeitgeber (ii; siehe 3) oder direktes Auslösen des DP²C-Unterbrechungsvorganges (iii; siehe 3) initialisiert wird. Für den Fall, dass es eine nicht abschätzbare Situation gibt, wird der Vorgang beendet, indem in Block 604 der DP²C-Vorgang „ABEND" initialisiert wird. Dies führt zu einer zweckdienlichen Stabilisierung des gesamten Systems.
Für den Fall, dass das grundlegende Urladen abgeschlossen ist (in Block 606 ermittelt), werden in Block 607 die ECU-Speichersysteme eingeschaltet. Wenn das grundlegende Urladen noch nicht abgeschlossen ist, geht das System zu Block 608, wobei das Einschalten des ECU-Systems verzögert wird.
Auf den Kopiervorgang folgend, der vorstehend beschrieben worden ist (grundlegendes Urladen), werden die Register der Eingabevariablen und die Register der Leistungs- und Stromparameter in Block 605 geladen. Bis der Rest des DP²C-Initialisierungsvorganges beendet ist (in Block 610 ermittelt), wird der Rest des Stromversorgungssystems in Block 609 auf „Warten" gesetzt, und der Programmstart des ECU-Systems wird verzögert. Für den Fall, dass der DP²C-Urladevorgang abgeschlossen ist (wird in Block 610 entschieden), beginnt bei Punkt 611 (siehe 4) der DP²C-Vorgang.
7 zeigt eine vorteilhafte Realisierung für ein Stromversorgungs-Teilsystem als Teil der vollständigen ECU, gesteuert durch den DP²C-Vorgang. Ein derartiges System braucht normalerweise mehrere unterschiedliche Betriebsspannungen (VDC 1, VDC 2, ... VDC n in 7; z.B. für den Fall eines Kraftfahrzeuges startet die Batterie mit 12 V, aber es gibt Teilsysteme, die 2,5 V, 3,3 V oder 5 V benötigen). Es wird nun vorgeschlagen, die Stromversorgungen dieser Teilsysteme in eine primäre Stromversorgung und in sekundäre Stromversorgungen für jede benötigte unterschiedliche Spannung aufzuteilen. Die primäre Stromversorgung wird als geschalteter Regler ausgebildet, der den Vorteil hat, dass er einen sehr guten Wirkungsgrad aufweist, aber an seinem Ausgang treten Störspannungen und Welligkeit auf. Die primäre Stromversorgung wandelt nun die Anfangsspannung (VDC-Eingang in 7, z.B. 12 V) in einen Wert von etwa 1 V oberhalb der höchsten benötigten VDC um (d.h. 6 V im vorstehenden Beispiel). Diese Umwandlung von 12 in 6 V kann mit hohem Wirkungsgrad erfolgen. Die sekundären Stromversorgungen werden als lineare Regler ausgebildet, was den Vorteil hat, dass nahezu keine Störspannungen und keine Welligkeit auftreten und dass sie preiswerte Komponenten sind. Diese linearen Regler vervollständigen nun die Umwandlung in die jeweiligen erforderlichen Betriebsspannungen (d.h. von 6 V auf 5 V im vorstehenden Beispiel). Die Gesamtvorteile dieser Realisierung bestehen darin, dass die Umwandlung mit geringen Verlusten und zu niedrigen Kosten erreicht werden kann.
8 und 9 zeigen eine vorteilhafte Realisierung der Abschaltsteuerung, die in 7 dargestellt wird.
Wie schon vorstehend beschrieben, macht der Angleichungsvorgang von der Tatsache Gebrauch, dass die Betriebsspannung gesteuert werden kann, um einige bestimmte Systeme abzuschalten, während andere weiterhin noch arbeiten. Während der Abschaltung eines Systems kann das System durch eine metastabile Zone gehen, in der es nicht korrekt gesteuert werden könnte. Um diese Situation zu steuern, wird die in 8 gezeigte Realisierung vorgeschlagen. Wenn die Spannung des jeweiligen Systems abgeschaltet wird, wobei sich der Schalter FS1 bei Position (a) befindet, wird nach einem vorgegebenen Zeitraum oder bei einem vorgegebenen Spannungswert ein zweiter Schalter FS2 bei Position (b) geöffnet, so dass damit ein Kurzschluss veranlasst wird. Dementsprechend fällt die Betriebsspannung sehr schnell auf einen Pegel von 0 V ab, so dass die metastabile Zone in einer engen, keine Störungen verursachenden Zeitspanne gehalten wird.

Claims

Verfahren zur Optimierung der Stromaufnahme und der Systemleistung eines Systems, wobei das System unterschiedliche Teilsysteme aufweist, die durch Eingabevariablen gesteuert werden, und eine oder mehrere Tabellen, die vorgegebene optimierte Werte für die Systemleistung, die Stromaufnahme und die Eingabevariablen enthalten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – kontinuierliches Überwachen und Aufzeichnen der derzeitigen Stromaufnahme und der Systemleistung des Systems und der Werte der Eingabevariablen der Teilsysteme; und – dynamisches Angleichen der Systemleistung und der Stromaufnahme an optimierte Werte durch Anpassen der Eingabevariablen, basierend auf einem sukzessiven Näherungs-Algorithmus, wenn die derzeitige Stromaufnahme und Systemleistung für die derzeitigen Werte der Eingabevariablen nicht einem Satz von Werten für die Stromaufnahme, die Systemleistung und der Eingabevariablen entspricht, die in der einen oder den mehreren Tabellen enthalten sind, und Betreiben der Teilsysteme mit den angepassten Eingabevariablen
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Kraftfahrzeug ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilsysteme elektronische Steuereinheiten (ECUs) umfassen.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Variablen durch Hardware ausgelöste Variable und Variable umfasst, die von Anwendungsprogrammen oder von einem Benutzer des Systems abgeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, das zusätzlich den Schritt des Durchleitens der seitens der Hardware ausgelösten Variablen durch ein dynamisch veränderliches programmierbares Filter umfasst, um jede beliebige Veränderung im System zu erkennen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die seitens der Hardware ausgelösten Variablen, nachdem sie das programmierbare Filter durchlaufen haben, durch eine programmierbare Vergleichseinrichtung hindurch geleitet werden, um sie mit vorgegebenen Suchtabellen zu vergleichen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebenen Suchtabellen dynamisch aktualisiert werden können.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich den Schritt des Berechnens einer Vorhersage für die Anforderungen an die Stromaufnahme und die Systemleistung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorhergesagten Werte in einer Suchtabelle für die Vorhersagen gespeichert werden.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es den zusätzlichen Schritt des Durchführens eines kontinuierlichen Lernvorganges umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lernvorgang durch die folgenden Schritte ausgeführt wird: – Vergleichen des tatsächlichen Systemverhaltens mit den vorhergesagten Angleichungsanpassungen; – Berechnen der Wirksamkeit der ausgeführten Angleichung gegenüber dem tatsächlichen Systemverhalten; und – Aktualisieren der Vorhersage-Suchtabellen bei Bedarf und Auslösen eines abwärts zählenden Vorhersage-Zeitgebers.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturvariablen Oszillatorfrequenz, Verarbeitungsgeschwindigkeit, Betriebsspannung und Ähnliches umfassen.
Rechnerprogrammprodukt, das auf einem rechnernutzbaren Medium gespeichert ist, das rechnerlesbare Programm-Mittel umfasst, um einen Rechner zu veranlassen, ein Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Vorrichtung zur Optimierung der Stromaufnahme und der Systemleistung eines Systems, wobei das System unterschiedliche Teilsysteme aufweist, die durch Eingabevariablen gesteuert werden, und eine oder mehrere Tabellen, die vorgegebene optimierte Werte für die Systemleistung, die Stromaufnahme und die Eingabevariablen enthalten, wobei die Vorrichtung umfasst – Detektoren zum Überwachen des augenblicklichen Stromverbrauchs und der augenblicklichen Systemleistung des Systems und der Werte der Eingabevariablen der Teilsysteme; – eine CPU; – Mittel zum Vergleichen der überwachten Werte mit den vorgegebenen Werten; und – Mittel zum dynamischen Angleichen der Systemleistung und der Stromaufnahme an optimierte Werte durch Anpassen der Eingabevariablen, basierend auf einem sukzessiven Näherungs-Algorithmus, wenn die derzeitige Stromaufnahme und Systemleistung für die derzeitigen Werte der Eingabevariablen nicht einem Satz von Werten für die Stromaufnahme, die Systemleistung und der Eingabevariablen entspricht, die in der einen oder den mehreren Tabellen enthalten sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich ein programmierbares Filter umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich einen programmierbaren Operator umfasst.
Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Suchtabellen zum Speichern von vorherzusagendem Anforderungen an Anwendungen und Systemleistung umfasst.
Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilsysteme Stromversorgungen umfassen, die in eine primäre Stromversorgung und mehrere sekundäre Stromversorgungen unterteilt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Stromversorgung aus einem geschalteten Regler und die sekundären Stromversorgungen aus linearen Reglern bestehen.