DE102009001614B4

DE102009001614B4 - Verfahren und Steuergerät zum Abbilden einer nichtlinearen Kennlinie

Info

Publication number: DE102009001614B4
Application number: DE102009001614.7A
Authority: DE
Inventors: Jens Becker; Marcus Hiemer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: DE102009001614A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Zuordnungstabelle zur Abbildung einer nichtlinearen Kennlinie (100) in einem Steuergerät eines Fahrzeugs, wobei die Kennlinie eine Zuordnung zwischen einer Eingangsmenge und einer > Ausgangsmenge definiert, das die folgenden Schritte umfasst:Unterteilen (202) der Kennlinie in einen ersten Abschnitt (111), der eine erste Kennliniencharakteristik aufweist und in mindestens einen zweiten Abschnitt (112), der eine zweite Kennliniencharakteristik aufweist;Bestimmen (204) einer ersten Schrittweite, die an die erste Kennliniencharakteristik angepasst ist und einer zweiten Schrittweite, die an die zweite Kennliniencharakteristik angepasst ist;Bilden (206) einer ersten Wertetabelle mit ersten Eingangswerten und ersten Ausgangswerten, wobei die ersten Eingangswerte in dem ersten Abschnitt gelegene erste Werte der Eingangsmenge repräsentieren, die entsprechend der ersten Schrittweite voneinander beabstandet sind und wobei die ersten Ausgangswerte erste Werte der Ausgangsmenge repräsentieren, die den ersten Werten der Eingangsmenge gemäß der Kennlinie zugeordneten sind; undBilden (208) mindestens einer zweiten Wertetabelle mit zweiten Eingangswerten und zweiten Ausgangswerten, wobei die zweiten Eingangswerte in dem zweiten Abschnitt gelegene zweite Werte der Eingangsmenge repräsentieren, die entsprechend der zweiten Schrittweite voneinander beabstandet sind und wobei die zweiten Ausgangswerte zweite Werte der Ausgangsmenge repräsentieren, die den zweiten Werten der Eingangsmenge gemäß der Kennlinie zugeordneten sind.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung einer Nachschlagetabelle zur Abbildung einer nichtlinearen Kennlinie gemäß Anspruch 1, eine Zuordnungstabelle gemäß Anspruch 10, ein Verfahren zum Abbilden einer Eingangsmenge auf eine Ausgangsmenge gemäß Anspruch 11, ein Steuergerät gemäß Anspruch 13 sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 14.
In technischen Anwendungen, beispielsweise im Fahrzeugbereich, existieren in der Regel nichtlineare Beziehungen zwischen den vorhandenen Messgrößen. Zum Beispiel kann eine Sensorkennlinie den Zusammenhang einer physikalischen Größe beschreiben und diese in einen Spannungswert „wandeln“. Aus dem Spannungswert kann anschließend auf die physikalische Größe geschlossen werden. Zwischen der physikalischen Größe und dem Messwert besteht dabei häufig ein nichtlinearer Zusammenhang, der noch nicht einmal über eine Formel angegeben werden kann. In einem solchen Fall werden Zuordnungstabellen (sog. Look-Up Tabellen, LUT) verwendet, um von der gemessenen auf die physikalische Größe schließen zu können.
Häufig existiert auch eine Funktion, mit der die Nichtlinearität analytisch beschrieben werden kann. Gängige Beispiel für solche Funktionen sind die trigonometrischen Funktionen sin(x), cos(x), tan(x), cot(x), tanh(x), cosh(x), die z.B. in der Fahrzeugdynamik oder in der Unfallsensierung zum Einsatz kommen.
Auf den momentan in Fahrzeugen eingesetzten Steuergeräten können nichtlineare Funktionen nicht analytisch berechnet werden. Dies liegt an der fehlenden Fließkommaeinheit in gegenwärtigen Mikrokontrollern. Eine Approximation, zum Beispiel über Taylor-Reihen ist meist zu ressourcenaufwändig, da viele Multiplikationen und vor allem „teure“ Divisionen durchgeführt werden müssen. Aus diesen Gründen kommen für die Abbildung von Nichtlinearitäten derzeit im Steuergerät Zuordnungstabellen zum Einsatz.
6 zeigt eine Abbildung einer nichtlinearen Funktion 100, die mit einer äquidistanten Zuordnungstabelle abgebildet wird. Die Schritte auf der x-Achse sind äquidistant und bilden somit äquidistante Schwellen 601, die hinsichtlich der Laufzeit vorteilhaft sind. Den äqudistanten x-Werten werden y-Achsenwerte 602, 603, 604, 605, 606, 607, 608, 609 hinterlegt. Die Hinterlegung kann dabei in einer Software erfolgen. Zwischen den im Speicher abgelegten Datenpunkten der y-Achsenwerte 602, 603, 604, 605, 606, 607, 608, 609 wird linear interpoliert. Dies ist durch die Verbindungsgeraden zwischen den y-Achsenwerten 602, 603, 604, 605, 606, 607, 608, 609 angedeutet. Durch die lineare Interpolation wird ein Approximationswert 610 bestimmt, der auf einer der Verbindungsgeraden liegt, und die nichtlinearen Funktion 100 annähert. Dabei entsteht eine Abweichung 612 in Form eines linearen Approximationsfehlers durch lineare Interpolation.
Die DE 103 60 893 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln. Aus einem von einem Beschleunigungssensor abgeleiteten Signal wird eine Vorverlagerung bestimmt, die mit wenigstens einem Schwellwert verglichen wird. Der Schwellwert wird über eine Look-Up-Tafel identifiziert.
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Aus der DE 10 2005 014 782 A1 ist ein Verfahren zum Übertragen von Daten auf einer Datenleitung zwischen einem zentralen Steuergerät und einem dezentralen Datenverarbeitungsgerät bekannt, bei dem einer Verarbeitungseinheit des dezentralen Datenverarbeitungsgeräts Eingangsdaten des dezentralen Datenverarbeitungsgeräts in einer ersten Auflösung zugeführt werden. Die Verarbeitungseinheit nimmt eine Transformation der Eingangsdaten gemäß einer Berechnungsvorschrift vor und überträgt die transformierten Daten über die Datenleitung an das zentrale Steuergerät in einer zweiten Auflösung. Durch das zentrale Steuergerät wird im Rahmen einer Konfiguration des dezentralen Datenverarbeitungsgeräts festgelegt, nach welcher Berechnungsvorschrift einer Mehrzahl von Berechnungsvorschriften das dezentrale Datenverarbeitungsgerät die Transformation durchführen soll.
Aus der DE 10 2006 027 121 A1 ist ein fahrzeuggebundenes Bildaufnahmesystem mit einem Bildsensor bekannt, der eine aus linearen Abschnitten zusammengesetzte Kennlinie aufweist, umfassend Mittel für die Bestimmung der Entfernung der von dem Bildsensor abgebildeten leuchtenden Objekten.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer Nachschlagetabelle zur Abbildung einer nichtlinearen Kennlinie, eine Zuordnungstabelle, ein Verfahren zum Abbilden einer Eingangsmenge auf eine Ausgangsmenge, weiterhin ein Steuergerät, das diese Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht in einer parametrierbaren Unterteilung einer gegebenen Nichtlinearität in nichtlineare Teilbereiche. Innerhalb dieser Teilbereiche können Teil-Zuordnungstabellen abgelegt werden. Diese Teil-Zuordnungstabellen bieten dieselbe oder sogar eine bessere lokale Auflösung bei gleichzeitig reduziertem Speicherbedarf als bisher eingesetzte Zuordnungstabellen. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, die gesamte Nichtlinearität mit der größten möglichen Auflösung abzulegen. Somit können beispielsweise in einem Steuergerät verfügbare Speicher-Ressourcen, egal ob flüchtiger Speicher (EPROM, EEPROM, Flash, magnetisch, optisch ...) oder nichtflüchtiger Speicher (ROM, ...) hinsichtlich der Approximationsgüte optimal genutzt werden.
Der erfindungsgemäße Ansatz bietet eine Reihe weiterer Vorteile. Zum einen lässt sich entsprechend der erforderlichen Genauigkeit und Empfindlichkeit der Kennlinie eine Ressourcen-optimale Zuordnungstabelle aus Einzelzuordnungstabelle aufbauen. Dadurch lässt sich ein Speichervorteil erzielen. Dabei kann doppelt Speicher eingespart werden. Zum einen ist eine Speichereinsparung durch eine Erhöhung der Schrittweite in Abschnitten mit geringer Steigung möglich und zum anderen durch eine Reduktion des Wertebereichs, beispielsweise in y-Richtung und damit des Datentyps in diesen Bereichen. Mit dem vorgestellten Konzept kann weiterhin die lineare Approximation verwendet werden, um bei reduzierten Speicherressourcen dennoch eine sehr hohe Genauigkeit zu erzielen. Die Verwendung der linearen Approximation ermöglicht dabei eine laufzeitoptimierte Umsetzung. Somit können nun bestehende Nichtlinearitäten, die wegen des Speicherbedarfs bisher nicht umgesetzt werden konnten, dargestellt werden.
Durch Verwendung eines entsprechenden Hilfsmittels bei der Erstellung einer erfindungsgemäßen Zuordnungstabelle kann die Genauigkeit dem Speicherbedarf gegenübergestellt werden. Dies ermöglicht die flexible Entscheidung zwischen erhöhtem Laufzeitbedarf bei geringerer Speicherausnutzung auf der einen Seite und optimiertem Laufzeitbedarf bei erhöhtem Speicherbedarf auf der anderen Seite. Projekte können damit gemäß ihrer Bedürfnisse flexibel zwischen geringerer Speicherausnutzung und optimierten Laufzeitbedarf hin- und herwechseln. Dies kann abhängig von der Ressourcensituation im jeweiligen Projekt erfolgen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Bestimmung einer Zuordnungstabelle zur Abbildung einer nichtlinearen Kennlinie in einem Steuergerät eines Fahrzeugs, wobei die Kennlinie eine Zuordnung zwischen einer Eingangsmenge und einer Ausgangsmenge definiert, das die folgenden Schritte umfasst:

Unterteilen der Kennlinie in einen ersten Abschnitt, der eine erste Kennliniencharakteristik aufweist und in mindestens einen zweiten Abschnitt, der eine zweite Kennliniencharakteristik aufweist;
Bestimmen einer ersten Schrittweite, die an die erste Kennliniencharakteristik angepasst ist und einer zweiten Schrittweite, die an die zweite Kennliniencharakteristik angepasst ist;
Bilden einer ersten Wertetabelle mit ersten Eingangswerten und ersten Ausgangswerten, wobei die ersten Eingangswerte in dem ersten Abschnitt gelegene erste Werte der Eingangsmenge repräsentieren, die entsprechend der ersten Schrittweite voneinander beabstandet sind und wobei die ersten Ausgangswerte erste Werte der Ausgangsmenge repräsentieren, die den ersten Werten der Eingangsmenge gemäß der Kennlinie zugeordneten sind; und
Bilden mindestens einer zweiten Wertetabelle mit zweiten Eingangswerten und zweiten Ausgangswerten, wobei die zweiten Eingangswerte in dem zweiten Abschnitt gelegene zweite Werte der Eingangsmenge repräsentieren, die entsprechend der zweiten Schrittweite voneinander beabstandet sind und wobei die zweiten Ausgangswerte zweite Werte der Ausgangsmenge repräsentieren, die den zweiten Werten der Eingangsmenge gemäß der Kennlinie zugeordneten sind.

Die nichtlineare Kennlinie kann eine nichtlineare Funktion repräsentieren. Beispielsweise kann es sich bei der Kennlinie um eine Sensorkennline handeln. Die Kennlinie kann einen Zusammenhang zwischen einer physikalischen Größe und einem Messwert, beispielsweise eines Spannungswertes darstellen. Somit können die Werte der Eingangsmenge Messwerte und die Werte der Ausgangsmenge physikalische Größen repräsentieren. Durch die über die Kennlinie definierte Zuordnung zwischen der Eingangsmenge und der Ausgangsmenge kann jedem möglichen Wert der Eingangsmenge ein entsprechender Wert der Ausgangsmenge zugewiesen werden. Der Schritt des Unterteilens der Kennlinie kann die gesamte Kennlinie oder einen Teilbereich der Kennlinie umfassen. Die Unterteilung kann gemäß einer Unterteilungsvorschrift erfolgen, die beispielsweise eine laufzeitoptimierte Unterteilung oder eine ressourcenoptimierte Unterteilung der Kennlinie in einzelne Abschnitte bestimmt. Die Unterteilungsvorschrift kann eine Unterteilung der Kennlinie hinsichtlich der Größe der Abschnitte oder hinsichtlich spezieller Kennliniencharakteristika bestimmen. Auch sind Kombinationen davon möglich. Die Anzahl der einzelnen Abschnitte kann entsprechend der gewählten Unterteilungsvorschrift und weiterer Randbedingungen frei gewählt werden. Die Kennliniencharakteristika der einzelnen Abschnitte können sich alle voneinander unterscheiden. Abhängig von der Art der Kennlinie und der gewählten Unterteilungsvorschrift können auch mehrere der Abschnitte dieselbe Kennliniencharakteristik aufweisen. Die Schrittweiten geben eine Auflösung oder Abtastrate an, die auf die entsprechenden Abschnitte der Kennlinie angewendet wird. Bei den Schrittweiten kann es sich um vorbestimmte Schrittweiten handeln, die jeweils in Bezug auf die jeweiligen Kennliniencharakteristika vorgegeben sind. Alternativ können die Schrittweiten abhängig von den ermittelten Abschnitten, den zugehörigen Kennliniencharakteristika und vorgegebenen Randbedingungen, beispielsweise hinsichtlich verfügbarer Ressourcen oder Laufzeitanforderungen bestimmt werden. Für jeden Abschnitt kann eine Wertetabelle gebildet werden. Die Wertetabellen können Wertepaare aufweisen, die jeweils eine Eingangswert und einen zugeordneten Ausgangswert beinhalten. Eine Zuordnung zwischen den in den Wertetabellen gespeicherten Eingangswerten und den Werten der Eingangsmenge, und umgekehrt, kann gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift erfolgen. Entsprechend dazu kann eine Zuordnung zwischen den in den Wertetabellen gespeicherten Ausgangswerten und den Werten der Ausgangsmenge, und umgekehrt, gemäß einer vorbestimmten Zuordnungsvorschrift erfolgen.
Gemäß einer Ausgestaltung kann der ersten Wertetabelle ein erster Eingangs-Offsetwert aus der Eingangsmenge zugewiesen werden, der einen Beginn oder ein Ende des ersten Abschnitts markiert, und die ersten Eingangswerte können Abstände zwischen dem ersten Eingangs-Offsetwert und den jeweiligen ersten Werten der Eingangsmenge repräsentieren. Entsprechend dazu kann der mindestens einen zweiten Wertetabelle ein zweiter Eingangs-Offsetwert aus der Eingangsmenge zugewiesen werden, der einen Beginn oder ein Ende des mindestens einen zweiten Abschnitts markiert, und die zweiten Eingangswerte können Abstände zwischen dem zweiten Eingangs-Offsetwert und den jeweiligen zweiten Werten der Eingangsmenge repräsentieren. Die Offsetwerte bewirken eine Verschiebung der Wertebereiche des jeweiligen Abschnitts. Dies kann zu einer Einsparung von Speicherplatz führen.
Entsprechend zum Eingangs-Offsetwert kann der ersten Wertetabelle ein erster Ausgangs-Offsetwert aus der Ausgangsmenge zugewiesen werden, der einen Beginn oder ein Ende des ersten Abschnitts markiert, und die ersten Ausgangswerte können Abstände zwischen dem ersten Ausgangs-Offsetwert und den jeweiligen ersten Werten der Ausgangsmenge repräsentieren. Entsprechend dazu kann der zweiten Wertetabelle ein zweiter Ausgangs-Offsetwert aus der Ausgangsmenge zugewiesen werden, der einen Beginn oder ein Ende des mindestens einen zweiten Abschnitts markiert, und die zweiten Ausgangswerte können Abstände zwischen dem zweiten Ausgangs-Offsetwert und den jeweiligen zweiten Werten der Ausgangsmenge repräsentieren.
Die erste Kennliniencharakteristik kann eine größere Steigung und/oder Krümmung der Kennlinie als die zweite Kennliniencharakteristik definieren und die erste Schrittweite kann kleiner als die zweite Schrittweite sein. Somit können die Schrittweiten dem Verlauf der Kennlinie angepasst werden.
Dazu können die ersten Ausgangswerte in der ersten Wertetabelle einem ersten Datentyp und die zweiten Ausgangswerte in der zweiten Wertetabelle einem zweiten Datentyp zugewiesen werden, wobei der erste Datentyp einen größeren Wertebereich als der zweite Datentyp aufweist. Auf diese Weise kann der in den Wertetabellen für die Ausgangswerte zu reservierende Speicherbereich an den jeweiligen Verlauf der Kennlinie angepasst werden.
Gemäß einer Ausgestaltung kann das Unterteilen der Kennlinie in gleich große Abschnitte erfolgt. Eine solche Unterteilung kann sehr schnell und ressourcenschonend durchgeführt werden.
Auch kann das Unterteilen der Kennlinie basierend auf den Kennliniencharakteristika erfolgen. Somit kann die Unterteilung abhängig von einem Verlauf der Kennlinie erfolgen. Auf diese Weise können die Wertetabellen optimal auf die Kennlinie abgestimmt werden.
Die Offsetwerte können als Potenzen von 2 gebildet sein. Dies ermöglicht einen schnellen Zugriff auf die Wertetabellen mittels einfach zu realisierender Schiebeoperationen.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt des Empfangens eines Ressourcensignals und einen Schritt des Einstellens der Kennliniencharakteristiken und/oder der Schrittweiten abhängig von dem Ressourcensignal umfassen. Dies ermöglicht eine flexible Entscheidung hinsichtlich einer Optimierung in Bezug auf Speichernutzung oder Geschwindigkeit.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Zuordnungstabelle zur Abbildung einer nichtlinearen Kennlinie in einem Steuergerät eines Fahrzeugs, wobei die Kennlinie eine Zuordnung zwischen einer Eingangsmenge und einer Ausgangsmenge definiert und einen ersten Abschnitt mit einer ersten Kennliniencharakteristik und mindestens einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Kennliniencharakteristik aufweist, mit folgenden Merkmalen:
einer ersten Wertetabelle mit ersten Eingangswerten und ersten Ausgangswerten, wobei die ersten Eingangswerte in dem ersten Abschnitt gelegene erste Werte der Eingangsmenge repräsentieren, die entsprechend einer an die erste Kennliniencharakteristik angepassten ersten Schrittweite voneinander beabstandet sind und wobei die ersten Ausgangswerte erste Werte der Ausgangsmenge repräsentieren, die den ersten Werten der Eingangsmenge gemäß der Kennlinie zugeordneten sind; und
mindestens einer zweiten Wertetabelle mit zweiten Eingangswerten und zweiten Ausgangswerten, wobei die zweiten Eingangswerte in dem zweiten Abschnitt gelegene zweite Werte der Eingangsmenge repräsentieren, die entsprechend einer an die zweite Kennliniencharakteristik angepassten zweiten Schrittweite voneinander beabstandet sind und wobei die zweiten Ausgangswerte zweite Werte der Ausgangsmenge repräsentieren, die den zweiten Werten der Eingangsmenge gemäß der Kennlinie zugeordneten sind.
Die erfindungsgemäße Zuordnungstabelle kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung einer Zuordnungstabelle generiert werden. Die Zuordnungstabelle kann beispielsweise in einem Speicher eines Steuergeräts eines Fahrzeugs abgelegt werden und bei der Verarbeitung von Sensorsignalen eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Abbilden einer Eingangsmenge auf eine Ausgangsmenge in einem Steuergerät eines Fahrzeugs, wobei eine Zuordnung zwischen der Eingangsmenge und der Ausgangsmenge über eine nichtlineare Kennlinie definiert ist, das folgende Schritte umfasst:

Empfangen eines Werts der Eingangsmenge über eine Schnittstelle;
Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Zuordnungstabelle;
Ermitteln einer dem Wert der Eingangsmenge zugeordneten Wertetabelle der Zuordnungstabelle;
Ermitteln eines dem Wert der Eingangsmenge zugeordneten Eingangswertes in der zugeordneten Wertetabelle;
Ermitteln eines dem zugeordneten Eingangswert zugeordneten Ausgangswertes aus der zugeordneten Wertetabelle;
Ermitteln eines dem zugeordneten Ausgangswert zugeordneten Wertes der Ausgangsmenge;
Bereitstellen des zugeordneten Wertes der Ausgangsmenge als Abbildung des Werts der Eingangsmenge.

Beispielsweise kann der Wert der Eingangsmenge einen Messwert eines Sensors und der Wert der Ausgangsmenge einen physikalischen Wert darstellen. Die Zuordnungstabelle kann in einem solchen Fall die Sensorkennline abbilden. Der Schritt des Ermittelns der zugeordneten Wertetabelle kann durch einen Vergleich des Werts der Eingangsmenge mit Offsetwerten erfolgen, die den einzelnen Wertetabellen zugeordneten sind. Die Ermittlung des zugeordneten Eingangswertes kann durch einen Vergleich des Werts der Eingangsmenge mit den Eingangswerten erfolgen, die in der zugeordneten Wertetabelle gespeichert sind.
Gemäß einer Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Abbilden einer Eingangsmenge auf eine Ausgangsmenge einen Schritt des Ermittelns eines dem Wert der Eingangsmenge zugeordneten nächstgrößeren Eingangswertes und eines dem Wert der Eingangsmenge zugeordneten nächstkleineren Eingangswertes in der zugeordneten Wertetabelle, einen Schritt des Ermittelns eines dem zugeordneten nächstgrößeren Eingangswertes zugeordneten nächstgrößeren Ausgangswertes und eines dem zugeordneten nächstkleineren Eingangswertes zugeordneten nächstkleineren Ausgangswertes aus der zugeordneten Wertetabelle, einen Schritt des Ermitteln eines interpolierten Ausgangswertes aus dem zugeordneten nächstgrößeren Ausgangswertes und dem zugeordneten nächstkleineren Ausgangswertes und einen Schritt des Ermittelns eines dem interpolierten Ausgangswert zugeordneten Wert der Ausgangsmenge umfassen, wobei der zugeordneten Wert der Ausgangsmenge als Abbildung des Werts der Eingangsmenge bereitgestellt werden kann.
Durch den Schritt der Interpolation kann die Bestimmung des Werts der Ausgangsmenge weiter verfeinert werden. Beispielsweise kann die Interpolation in Form einer linearen Interpolation durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte der erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Darstellung einer nichtlinearen Funktion, mit einer erfindungsgemäßen Unterteilung in Unterbereiche;
2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Zuordnungstabelle;
3 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Bestimmung einer Zuordnungstabelle, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahren zum Abbilden einer Eingangsmenge auf eine Ausgangsmenge
5 eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Abbilden einer Eingangsmenge auf eine Ausgangsmenge, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
6 eine Abbildung einer nichtlinearen Funktion, gemäß dem Stand der Technik.

Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung eventuell unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei eine Nennung dieser Maße und Dimensionen nicht dahingehend zu verstehen ist, dass die Erfindung auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist.
1 zeigt eine nichtlineare Funktion oder Kennlinie 100 in einem x-y-Koordinatensystem. Die Kennlinie 100 definiert eine Zuordnung zwischen einer Eingangsmenge, in diesem Fall den auf der x-Achse aufgetragenen Werten und einer Ausgangsmenge, in diesem Fall den auf der y-Achse aufgetragenen Werten.
Die Kennlinie 100 ist in eine Mehrzahl von Abschnitten 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 unterteilt. In x-Richtung ist der erste Abschnitt 111 durch die Werte P0 und P1 der Eingangsmenge begrenzt. Der zweite Abschnitt 112 ist durch die Werte P1 und P2, der dritte Abschnitt 113 durch die Werte P2 und P3, der vierte Abschnitt 114 durch die Werte P3 und P4, der fünfte Abschnitt 115 durch die Werte P4 und P5, der sechste Abschnitt 116 durch die Werte P5 und P6 und der siebte Abschnitt 117 durch die Werte P6 und P7 begrenzt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen die Abschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 unterschiedliche Kennliniencharakteristika auf. Beispielsweise weist der erste Abschnitt 111 einen relativ geradlinigen Verlauf auf. Der zweite Abschnitt 112 weist zu Beginn eine starke Krümmung und anschließend eine starke Steigung auf. Zur Umsetzung der Kennlinie 100 in einer Wertetabelle können die einzelnen Abschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 in unterschiedlichen Schrittweiten abgetastet werden. Die Schrittweiten und somit die Abtastraten können erfindungsgemäß an die Kennliniencharakteristika der einzelnen Abschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 angepasst werden. Somit kann der erste Abschnitt 111 durch N1 Punkte, der zweite Abschnitt 112 durch N2 Punkte, der dritte Abschnitt 113 durch N3 Punkte, der vierte Abschnitt 114 durch N4 Punkte, der fünfte Abschnitt 115 durch N5 Punkte, der sechste Abschnitt 116 durch N6 Punkte und der siebte Abschnitt 117 durch N7 Punkte dargestellt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist für den ersten Abschnitt 111 aufgrund der geringen Änderung des Kennlinienverlauf in Bezug auf die y-Achse, eine geringe Abtastrate und somit eine große Schrittweite ausreichend. Wie in 1 gezeigt, kann es daher ausreichend sein, den ersten Abschnitt 111 durch 3 Punkte abzubilden. Somit ist N1 = 3. Im Unterschied dazu ist für den zweiten Abschnitt 112 aufgrund der großen Änderung des Kennlinienverlaufs in Bezug auf die y-Achse, eine hohe Abtastrate und somit eine kleine Schrittweite vorgesehen. Wie in 1 gezeigt, wird der erste Abschnitt 112 daher durch eine größere Anzahl von Punkten abgebildet als der erste Abschnitt 111. Entsprechendes gilt für die folgenden Abschnitte 113, 114, 115, 116, 117.
Somit kann die Nichtlineare Funktion 100 in abschnittsweise nichtlineare Unterbereiche 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 verschiedener Empfindlichkeit aber unterschiedlicher Schrittweite unterteilt werden.
Neben der Einteilung der Zuordnungstabelle in Bereiche mit höherer und mit niedrigerer Auflösung kann eine Ausnutzung von Symmetrien erfolgen. Für die sin-Funktion gilt zum Beispiel sin(x) = - sin(-x) und für die cos-Funktion cos(x) = cos(-x). Wie der 6 zu entnehmen ist, ist der Approximationsfehler dort am größten, wo die Empfindlichkeit, also die Steigung und Krümmung der Nichtlinearität 100, betragsmäßig am größten ist. Erfindungsgemäß wird eine Einteilung der gesamten Nichtlinearität 100 in abschnittsweise nichtlineare Bereiche 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 unterschiedlicher Empfindlichkeit vorgenommen, für die jeweils unterschiedlich genaue Teil-Nachschlagetabellen abgelegt werden, auf deren Elemente ohne großen Laufzeitaufwand zugegriffen werden kann. Das bedeutet, dass die Schrittweiten innerhalb der Teil- Nachschlagetabellen verschieden sind. Je größer Empfindlichkeit und Krümmung der zu approximierenden Kurve umso geringer die Schrittweite der äquidistanten Nachschlagetabelle.
Eine Zuordnungstabelle, die die Kennlinie 100 abbildet, kann für jeden Abschnitt 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 eine Teil-Nachschlagetabelle in Form einer Wertetabelle aufweisen. Somit stellt jede der Wertetabellen eine eigene Zuordnungstabelle für den entsprechenden Abschnitt 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 dar. Jede der Wertetabellen kann eine Mehrzahl von Wertepaaren aufweisen, die jeweils einen Wert der Eingangsmenge und einen zugeordneten Wert der Ausgangsmenge aufweisen. Beispielsweise kann eine Wertetabelle, die dem ersten Abschnitt 111 zugeordnet ist, die Wertepaare 121, 122, 123 aufweisen, die jeweils einen auf der x-Achse angeordneten Wert der Eingangsmenge auf einen auf der y-Achse angeordneten Wert der Ausgangsmenge abbilden.
Die den einzelnen Abschnitten 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 zugeordneten Werte der Ausgangsmenge können durch unterschiedliche Datentypen dargestellt werden, die von einer Ausdehnung der Abschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 in y-Richtung abhängt. Bei einer geringen Ausdehnung in y-Richtung ist ein Datentyp mit einem geringen Wertebereich ausreichend. Bei einer großen Ausdehnung in y-Richtung ist dagegen ein Datentyp mit einem großen Wertebereich erforderlich. Beispielsweise kann für den ersten Abschnitt 111 ein Datentyp mit einem geringeren Wertebereich vorgesehen werden, als für den zweiten Abschnitt. Wie in 1 gezeigt kann beispielsweise für den ersten Abschnitt 111 ein Datentyp U8, für den zweiten Abschnitt 112 ein Datentyp U32, für den dritten Abschnitt 113 ein Datentyp U8, für den vierten Abschnitt 114 ein Datentyp U16, für den fünften Abschnitt 115 ein Datentyp U8, für den sechsten Abschnitt 116 ein Datentyp U16 und für den siebten Abschnitt 117 ein Datentyp U8 vorgesehen werden. Beispielsweise kann der Datentyp U8 vom Typ „unsigned 8 Bit Variable“ sein und einen Speicherbedarf von 8bit, der Datentyp U16 einen Speicherbedarf von 16bit und der Datentyp U32 einen Speicherbedarf von 32bit aufweisen.
Um eine solche Reduzierung des Speicherbedarfs durch Reduktion des Wertebereichs und damit des Datentyps in y-Richtung in den Abschnitten 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 zu ermöglichen, kann eine Verschiebung der Abschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, beispielsweise in den Ursprung des Koordinatensystems durchgeführt werden, wie es in 3 gezeigt ist.
In einem solchen Fall ergibt sich, im Vergleich zu einem Ausführungsbeispiel, bei dem für jeden Abschnitt 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117der Datentyp U32 vorgesehen wird, ein Speichervorteil, der im Folgenden exemplarisch berechnet und dargestellt ist: $\begin{array}{l} N1*8Bits + N2*32Bits + N3*8Bits + N4*16Bits + N5*8Bits + N6*16Bits + N7*8Bits \\ = (N1 + N3 + N5 + N7) * 8 Bits + (N4 + N6) * 16 Bits + N3*32Bits \\ << (N1 + N2 + N3 + N4 + N5 + N6 + N7) * 32 Bits \end{array}$
Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, den Bedarf an Speicherressourcen um ca. 50% zu reduzieren, bei gleichbleibender Genauigkeit.
Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die einzelnen Abschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 unterschiedliche Ausdehnungen in x-Richtung auf. Somit können die Abschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 optimal an den Verlauf der Kennlinie 100 angepasst werden.
Alternativ könnte die Kennlinie 100 in Abschnitte mit jeweils gleich großer Ausdehnung in x-Richtung unterteilt werden.
Werden die Startpunkte Pi (i = 0, 1, ... , 7) aus 1 als Potenzen von 2 eingerichtet, so wird eine zusätzliche Optimierung mittels schneller Schiebe- (Shift-) Operationen ermöglicht.
Ferner können die Startpunkte Pi (i = 0, 1, ... , 7) der einzelnen Abschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 und somit der einzelnen Wertetabellen über Parameter konfigurierbar sein und damit flexibel an die nichtlineare Funktion 100 anpassbar sein, die approximiert werden soll.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Zuordnungstabelle zur Abbildung einer nichtlinearen Kennlinie, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In einem ersten Schritt kann ein Unterteilen 202 der Kennlinie in einen ersten Abschnitt, der eine erste Kennliniencharakteristik aufweist und in mindestens einen zweiten Abschnitt, der eine zweite Kennliniencharakteristik aufweist erfolgen. In einem nächsten Schritt kann ein Bestimmen 204 einer ersten Schrittweite, die an die erste Kennliniencharakteristik angepasst ist und einer zweiten Schrittweite, die an die zweite Kennliniencharakteristik angepasst ist erfolgen. In einem weiteren Schritt kann ein Bilden 206 einer ersten Wertetabelle mit ersten Eingangswerten und ersten Ausgangswerten und in einem weiteren Schritt ein Bilden 208 mindestens einer zweiten Wertetabelle mit zweiten Eingangswerten und zweiten Ausgangswerten erfolgen.
Beispielsweise kann die Zuordnungstabelle geeignet sein, um die in 1 gezeigte Kennlinie 100 umzusetzen. Bezogen auf 1 kann im Schritt 202 eine Unterteilung der Kennlinie 100 in die Abschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 erfolgen. Im Schritt 204 kann jedem Abschnitt 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 eine entsprechend Schrittweite zugeordnet werden. In den Schritten 206, 208 können für jeden Abschnitt 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 eine zugeordnete Wertetabelle gebildet werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Bestimmung einer Zuordnungstabelle, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Kennlinie 100, die ursprünglich in ein weites Raster unterteilt ist, in einen ersten Abschnitt 111 und einen zweiten Abschnitt 112 unterteilt.
Dem ersten Abschnitt 111 wird ein engeres Raster und somit eine geringe Schrittweite zugewiesen. Dem zweiten Abschnitt 112 eine große Schrittweite zugeordnet, die dem ursprünglichen weiten Raster entsprechen kann.
Der erste Abschnitt 111, gezeigt in der linken Spalte, weist in Bezug auf die y-Achse einen Datentyp U32 auf. Für eine weitere Optimierung kann eine Reduzierung des Datentyps erfolgen. Dazu kann der erste Abschnitt 111 entlang der y-Achse verschoben werden und somit der x-Achse angenähert werden, bzw. diese berühren. Auf diese Weise kann der erste Abschnitt 111 in Bezug auf die y-Achse durch den Datentyp U16 dargestellt werden. In Bezug auf die Zuordnungstabelle kann eine solche Verschiebung dadurch realisiert werden, dass der Wertetabelle, die dem ersten Abschnitt 111 zugeordnet ist, ein Offsetwert zugewiesen wird. Der Offsetwert kann einen Beginn oder ein Ende des ersten Abschnitts 111 oder einen anderweitigen Bezugspunkt in Bezug auf die y-Achse markieren. In diesem Fall wird der Wertetabelle ein Ausgangs-Offsetwert zugewiesen. Die in der Wertetabelle gespeicherten Ausgangswerte können dadurch auf einen Abstand zwischen dem Ausgang-Offsetwert und dem entsprechenden Wert der Ausgangsmenge reduziert werden, der durch den entsprechenden Ausgangswert repräsentiert wird.
Der zweite Abschnitt 112, gezeigt in der rechten Spalte, weist in Bezug auf die y-Achse einen Datentyp U8 auf. Eine weitere Reduktion wird in diesem Fall nicht durchgeführt. Jedoch kann der zweite Abschnitt 112 zur Reduzierung des Datentyps in Bezug auf die Eingangswerte der x-Achse, entlang der x-Achse verschoben werden und somit der y-Achse angenähert werden, bzw. diese berühren. Auf diese Weise kann der erste Abschnitt 112 in Bezug auf die x-Achse durch einen reduzierten Datentyp dargestellt werden. In Bezug auf die Zuordnungstabelle kann eine solche Verschiebung dadurch realisiert werden, dass der Wertetabelle, die dem zweiten Abschnitt 112 zugeordnet ist, ein Offsetwert zugewiesen wird. Der Offsetwert kann einen Beginn oder ein Ende des zweiten Abschnitts 112 oder einen anderweitigen Bezugspunkt in Bezug auf die x-Achse markieren. In diesem Fall wird der Wertetabelle ein x-Offset-Wert P1 bzw. ein Eingangs-Offsetwert zugewiesen. Die in der Wertetabelle gespeicherten Eingangswerte können dadurch auf einen Abstand zwischen dem Eingangs-Offsetwert P1 und dem entsprechenden Wert der Eingangsmenge reduziert werden, der durch den entsprechenden Eingangswert repräsentiert wird.
Die entsprechend gebildeten Wertetabellen können durch Ablegen 320 in einem flüchtigen oder nicht flüchtigen Speicher bereitgestellt werden.
3 ist auf ein Anwendungsbeispiel einer Exponentialfunktion bezogen. Es handelt sich also um eine spezielle Umsetzung der nichtlinearen Approximation, nämlich der Approximation einer Exponentialfunktion. Die Exponentialfunktion kommt häufig zum Einsatz, zum Beispiel im Zusammenhang mit Wahrscheinlichkeitsverteilungen. Die Exponentialfunktion kann verwendet werden, um eine Gauß-Funktion anzunähern. Gauß-Funktionen eignen sich als so genannte Kernel-Funktionen. Die Exponentialfunktion hat die Eigenschaft, dass die Steigung anfangs sehr groß ist und im weiteren Verlauf für größere Werte von x stark abnimmt. Um über den gesamten Verlauf eine hohe Genauigkeit der Approximation zu erzielen soll der vordere Teil der e-Funktion mit einem feineren Raster in x-Richtung abgebildet werden, wie es in der linken Spalte der 3 gezeigt ist. Da der Wertebereich U32 ist, nimmt entsprechend der Speicherbedarf zu, um die nötige Genauigkeit zu erzielen. Zusätzlich kann jedoch durch geschickte Wahl des Offsets y_Offset(P1) der Wertebereich, über den sich die y-Werte erstrecken, so stark reduziert-werden, dass eine U16 Variable ausreicht, um den Wertebereich abzubilden. Damit wird der Speicherbedarf in diesem Bereich halbiert bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Genauigkeit.
Im rechten Zweig der 3 wird deutlich, dass am rechten Rand der e-Funktion zum einen der benötigte Wertebereich so klein ist, dass eine U8 Wertetabelle ausreichend ist. Gleichzeitig kann durch die geringe Steigung der Exponentialfunktion am Rand die Schrittweite in x-Richtung und damit die Anzahl der Wertetabellen-Punkte weiter reduziert werden. Das bedeutet, in der Wertetabelle des rechten Abschnitts weniger Punkte liegen und diese einen kleineren Wertebereich, nämlich U8 aufweisen. Dies reduziert den benötigten Speicherbedarf deutlich. Da der Datentyp U8 in diesem Fall für die Variable nicht mehr reduziert werden kann erübrigt sich in diesem Anwendungsfall das Abziehen des Offsets YOffset (P2) zur weiteren Optimierung.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abbilden einer Eingangsmenge auf eine Ausgangsmenge, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In einem ersten Schritt kann ein Empfangen 410 des Werts der Eingangsmenge über eine Schnittstelle erfolgen, der auf einen Wert der Ausgangsmenge abgebildet werden soll. Die Abbildung kann mittels einer bereitgestellten Zuordnungstabelle erfolgen, die wie in den 2 und 3 beschreiben, bestimmt worden sein kann. In einem folgenden Schritt kann ein Ermitteln 420 einer dem Wert der Eingangsmenge zugeordneten Wertetabelle erfolgen, die in der bereitgestellten Zuordnungstabelle enthalten ist. Ist der Wert der Eingangsmenge beispielsweise in einem ersten Abschnitt der Kennlinie angeordnet, so kann die zugeordnete erste Wertetabelle ausgewählt werden. In einem weiteren Schritt kann ein Ermitteln 430 eines dem Wert der Eingangsmenge zugeordneten Eingangswertes in der zugeordneten Wertetabelle erfolgen. Der Eingangswert kann dem Wert der Eingangsmenge entsprechen, wenn die Werte der Eingangsmenge eins-zu-eins in der Wertetabelle abgelegt sind. Wurde dagegen eine Verschiebung der Werte der Eingangsmenge vorgenommen, um den Speicherbedarf zu reduzieren, so kann der entsprechend Eingangswert beispielsweise durch Berücksichtigung eines entsprechenden Offset-Wertes bestimmt werden. In einem folgenden Schritt kann ein Ermitteln 440 eines dem zugeordneten Eingangswertes zugeordneten Ausgangswertes erfolgen. Dies kann durch einfaches Auslesen des entsprechenden Ausgangswertes aus der zugeordneten Wertetabelle erfolgen. In einem folgenden Schritt kann ein Ermitteln 450 eines dem zugeordneten Ausgangswert zugeordneten Wertes der Ausgangsmenge erfolgen. Der Ausgangswert kann dem Wert der Ausgangsmenge entsprechen, wenn die Werte der Ausgangsmenge eins-zu-eins in der Wertetabelle abgelegt sind. Wurde dagegen eine Verschiebung der Werte der Ausgangsmenge vorgenommen, so kann der entsprechende Wert der Ausgangsmenge durch Berücksichtigung eines entsprechenden Offset-Wertes bestimmt werden. Der auf diese Weise bestimmte Wert der Ausgangsmenge kann zur Weiterverarbeitung bereitgestellt werden.
Zur Ermittlung des Ausgangswertes kann eine lineare Interpolation mittels der Wertetabellen durchgeführt werden. Dabei kann in dem Block 410 zunächst eine Ermittlung des Eingangswertes x, in dem Block 420 eine Bestimmung einer Teil-Zuordnungstabelle oder Wertetabelle Ti und in dem Block 430 eine Intervallbestimmung in der Wertetabelle Ti erfolgen. Der Block 440 kann eine Interpolationseinheit und der Block 450 eine Offset Eliminierung darstellen. Als Ergebnis kann von dem Block 450 ein Approximationswert y_Approx(x) für den Eingangswert x bereitgestellt werden.
Somit ist in 4 ein Signalfluss gezeigt, bei dem zunächst in dem Block 410 der Eingangswert x ermittelt wird, der hier einem Wert der Eingangsmenge entspricht. Über die Offsetwerte X_Offset (P_i ), die in 5 in der linken Abbildung gezeigt sind, kann in dem Block 420 dann berechnet werden, welche Wertetabelle verwendet werden soll. Jede Wertetabelle kann dabei eine andere Schrittweite Δx(P_i ) in x-Richtung und damit Auflösung in y-Richtung aufweisen. Damit kann die Genauigkeit an die zu approximierenden Funktionen angepasst werden, wie es in 1 gezeigt ist. In dem Block 430 kann von dem x-Eingangswert der Wertetabelle-abhängige Offset x_Offset (P_i ) abgezogen werden. Das heißt, auf der x-Achse findet sich x-x_Offset (P_i ). Im Block 430 wird das Intervall bestimmt, in dem die lineare Approximation durchgeführt wird. Das heißt, der linke „Nachbar“ x(i-1) und der rechte „Nachbar“ x(i) von x' werden bestimmt. Die eigentliche Interpolation findet in Block 440 statt. Es ergibt sich der Wertetabellen-Wert $y' (x') = y_{i - 1} + (y_{i} - y_{i - 1}) * (x' - x_{i}) / Δ x (P_{i}) .$
In dem Block 450 wird der x- und der y-Offset der Wertetabelle wieder addiert: $\begin{array}{l} y_Approx (x' + x_{Offset} (Pi)) = y_{Offset} (Pi) + y' (x') \\ \to y_Approx (x) = Y_{Offset} (Pi) + y' (x') \end{array}$
mit dem Resultat, dass am Ausgang der Wert y_Approx(x) als Approximation des wahren Funktionswertes y(x) vorliegt.
Alternativ zu der linearen Interpolation kann ebenso auch eine andere Form der Interpolation zum Einsatz kommen, zum Beispiel eine quadratische, polynominelle oder auch Spline-Interpolation. Die Einteilung in Wertetabellen ist von der Art der Interpolation nicht betroffen.
5 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Abbilden einer Eingangsmenge auf eine Ausgangsmenge, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere ist eine schematische Umsetzung zur Veranschaulichung der einzelnen Schritte aus 4 am Beispiel des Zugriffs auf eine zweite Wertetabelle der Nichtlinearität aus 1 gezeigt.
Die linke Darstellung zeigt eine Bestimmung der entsprechenden Wertetabelle entsprechend zu dem Schritt 420 in 4. Dazu ist die in 1 gezeigte Kennlinie 100 dargestellt. Ferner ist ein Wert der Eingangsmenge x gezeigt, der mittels einer erfindungsgemäßen Zuordnungstabelle auf einen Wert der Ausgangsmenge y abgebildet werden soll. Ferner sind die Eingangs-Offsetwerte x_Offset (P0), x_Offset (P1), x_Offset (P2), xoffset(P3), xoffset(P4), xoffset(P5), x_Offset (P6), x_Offset (P7) gezeigt, die den Wertetabellen der Abschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117 zugeordnet sind. Beispielhaft sind auch die entsprechenden Ausgangs-Offsetwerte y_Offset (P0), y_Offset (P1), y_Offset (P2) gezeigt, die den Wertetabellen der ersten Abschnitte 111, 112 zugeordnet sind. Der Wert der Eingangsmenge x ist in dem zweiten Abschnitt 112 angeordnet.
Die mittlere Darstellung zeigt eine Bestimmung eines entsprechenden Intervalls innerhalb der zweiten Wertetabelle entsprechend zu dem Schritt 430 in 4. Der zweite Abschnitt 112 ist in der mittleren Darstellung nach einer Verschiebung in den Koordinatenursprung gezeigt. Durch die Verschiebung mit dem Wert x_Offset (P1) und dem Wert y_Offse t(P1) ist der Wert der Eingangsmenge x auf den Eingangswert x' abgebildet worden. Der Eingangswert x' ist zwischen einem ersten Abtastpunkt und einem zweiten Abtastpunkt angeordnet.
Die rechte Darstellung zeigt eine Anwendung einer linearen Interpolationsformel entsprechend zu dem Schritt 440 in 4. Gezeigt ist ein Ausschnitt aus der mittleren Darstellung mit den Abtastpunkten zwischen denen der Eingangswert x' angeordnet ist. Hier wird zwischen den Abtastpunkten x(i-1), x(i), die dem Wert x' benachbart sind, interpoliert, um den Ausgangswert y'(x') zu erhalten. Aus dem Ausgangswert y'(x') kann der Wert der Ausgangsmenge y(x) durch addieren des Ausgangs-Offsetwertes y_offset (PI) gebildet werden.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden. Auch können die beschriebenen Verfahrensschritte wiederholt und in anderer Reihenfolge ausgeführt werden.

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Zuordnungstabelle zur Abbildung einer nichtlinearen Kennlinie (100) in einem Steuergerät eines Fahrzeugs, wobei die Kennlinie eine Zuordnung zwischen einer Eingangsmenge und einer > Ausgangsmenge definiert, das die folgenden Schritte umfasst: Unterteilen (202) der Kennlinie in einen ersten Abschnitt (111), der eine erste Kennliniencharakteristik aufweist und in mindestens einen zweiten Abschnitt (112), der eine zweite Kennliniencharakteristik aufweist; Bestimmen (204) einer ersten Schrittweite, die an die erste Kennliniencharakteristik angepasst ist und einer zweiten Schrittweite, die an die zweite Kennliniencharakteristik angepasst ist; Bilden (206) einer ersten Wertetabelle mit ersten Eingangswerten und ersten Ausgangswerten, wobei die ersten Eingangswerte in dem ersten Abschnitt gelegene erste Werte der Eingangsmenge repräsentieren, die entsprechend der ersten Schrittweite voneinander beabstandet sind und wobei die ersten Ausgangswerte erste Werte der Ausgangsmenge repräsentieren, die den ersten Werten der Eingangsmenge gemäß der Kennlinie zugeordneten sind; und Bilden (208) mindestens einer zweiten Wertetabelle mit zweiten Eingangswerten und zweiten Ausgangswerten, wobei die zweiten Eingangswerte in dem zweiten Abschnitt gelegene zweite Werte der Eingangsmenge repräsentieren, die entsprechend der zweiten Schrittweite voneinander beabstandet sind und wobei die zweiten Ausgangswerte zweite Werte der Ausgangsmenge repräsentieren, die den zweiten Werten der Eingangsmenge gemäß der Kennlinie zugeordneten sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der ersten Wertetabelle ein erster Eingangs-Offsetwert (x_offset(P0)) aus der Eingangsmenge zugewiesen wird, der einen Beginn oder ein Ende des ersten Abschnitts markiert, und bei dem die ersten Eingangswerte Abstände zwischen dem ersten Eingangs-Offsetwert und den jeweiligen ersten Werten der Eingangsmenge repräsentieren und bei dem der mindestens einen zweiten Wertetabelle ein zweiter Eingangs-Offsetwert (x_Offset(P1)) aus der Eingangsmenge zugewiesen wird, der einen Beginn oder ein Ende des mindestens einen zweiten Abschnitts markiert, und bei dem die zweiten Eingangswerte Abstände zwischen dem zweiten Eingangs-Offsetwert und den jeweiligen zweiten Werten der Eingangsmenge repräsentieren.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der ersten Wertetabelle ein erster Ausgangs-Offsetwert (y_Offset(P0)) aus der Ausgangsmenge zugewiesen wird, der einen Beginn oder ein Ende des ersten Abschnitts markiert, und bei dem die ersten Ausgangswerte Abstände zwischen dem ersten Ausgangs-Offsetwert und den jeweiligen ersten Werten der Ausgangsmenge repräsentieren und bei dem der mindestens einen zweiten Wertetabelle ein zweiter Ausgangs-Offsetwert (y_Offset(P1)) aus der Ausgangsmenge zugewiesen wird, der einen Beginn oder ein Ende des mindestens einen zweiten Abschnitts markiert, und bei dem die zweiten Ausgangswerte Abstände zwischen dem zweiten Ausgangs-Offsetwert und den jeweiligen zweiten Werten der Ausgangsmenge repräsentieren.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die erste Kennliniencharakteristik eine größere Steigung und/oder Krümmung der Kennlinie definiert als die zweite Kennliniencharakteristik und bei dem die erste Schrittweite kleiner als die zweite Schrittweite ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem die ersten Ausgangswerte in der ersten Wertetabelle einem ersten Datentyp und die zweiten Ausgangswerte in der zweiten Wertetabelle einem zweiten Datentyp zugewiesen werden, wobei der erste Datentyp einen größeren Wertebereich als der zweite Datentyp aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Unterteilen der Kennlinie (100) in gleich große Abschnitte erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Unterteilen der Kennlinie (100) basierend auf den Kennliniencharakteristika erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem die Offsetwerte als Potenzen von 2 gebildet sind.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Empfangens eines Ressourcensignals, und einem Schritt des Einstellens der Kennliniencharakteristiken und/oder der Schrittweiten abhängig von dem Ressourcensignal.
Zuordnungstabelle zur Abbildung einer nichtlinearen Kennlinie (100) in einem Steuergerät eines Fahrzeugs, wobei die Kennlinie eine Zuordnung zwischen einer Eingangsmenge und einer Ausgangsmenge definiert und einen ersten Abschnitt mit einer ersten Kennliniencharakteristik und mindestens einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Kennliniencharakteristik aufweist, mit folgenden Merkmalen: einer ersten Wertetabelle mit ersten Eingangswerten und ersten Ausgangswerten, wobei die ersten Eingangswerte in dem ersten Abschnitt gelegene erste Werte der Eingangsmenge repräsentieren, die entsprechend einer an die erste Kennliniencharakteristik angepassten ersten Schrittweite voneinander beabstandet sind und wobei die ersten Ausgangswerte erste Werte der Ausgangsmenge repräsentieren, die den ersten Werten der Eingangsmenge gemäß der Kennlinie zugeordneten sind; und mindestens einer zweiten Wertetabelle mit zweiten Eingangswerten und zweiten Ausgangswerten, wobei die zweiten Eingangswerte in dem zweiten Abschnitt gelegene zweite Werte der Eingangsmenge repräsentieren, die entsprechend einer an die zweite Kennliniencharakteristik angepassten zweiten Schrittweite voneinander beabstandet sind und wobei die zweiten Ausgangswerte zweite Werte der Ausgangsmenge repräsentieren, die den zweiten Werten der Eingangsmenge gemäß der Kennlinie zugeordneten sind.
Verfahren zum Abbilden einer Eingangsmenge auf eine Ausgangsmenge in einem Steuergerät eines Fahrzeugs, wobei eine Zuordnung zwischen der Eingangsmenge und der Ausgangsmenge über eine nichtlineare Kennlinie (100) definiert ist, das folgende Schritte umfasst: Empfangen (410) eines Werts der Eingangsmenge über eine Schnittstelle; Bereitstellen einer Zuordnungstabelle gemäß Anspruch 10; Ermitteln (420) einer dem Wert der Eingangsmenge zugeordneten Wertetabelle der Zuordnungstabelle; Ermitteln (430) eines dem Wert der Eingangsmenge zugeordneten Eingangswertes in der zugeordneten Wertetabelle; Ermitteln (440) eines dem zugeordneten Eingangswert zugeordneten Ausgangswertes aus der zugeordneten Wertetabelle; Ermitteln (450) eines dem zugeordneten Ausgangswert zugeordneten Wertes der Ausgangsmenge; Bereitstellen des zugeordneten Wertes der Ausgangsmenge als Abbildung des Werts der Eingangsmenge.
Verfahren gemäß Anspruch 11, mit einem Schritt des Ermittelns eines dem Wert der Eingangsmenge zugeordneten nächstgrößeren Eingangswertes (x(i)) und eines dem Wert der Eingangsmenge zugeordneten nächstkleineren Eingangswertes (x(i-1)) in der zugeordneten Wertetabelle, einem Schritt des Ermittelns eines dem zugeordneten nächstgrößeren Eingangswertes zugeordneten nächstgrößeren Ausgangswertes und eines dem zugeordneten nächstkleineren Eingangswertes zugeordneten nächstkleineren Ausgangswertes aus der zugeordneten Wertetabelle, einem Schritt des Ermitteln eines interpolierten Ausgangswertes aus dem zugeordneten nächstgrößeren Ausgangswertes und dem zugeordneten nächstkleineren Ausgangswertes und einem Schritt des Ermitteln eines dem interpolierten Ausgangswert zugeordneten Wert der Ausgangsmenge, wobei der zugeordneten Wert der Ausgangsmenge als Abbildung des Werts der Eingangsmenge bereitgestellt wird.
Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder 11 bis 12 durchzuführen.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder 11 bis 12, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird.