Bei Verkehrsmitteln, wie Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen, sind elektrische und/oder elektronische Komponenten oft als inner- halb eines Gehäuses gekapselte Mikrorechner ausgeführt. Steue- rungsprogramme sind in einem zugeordneten Speichermittel ge- speichert und werden aktiviert, um beispielsweise die Messung der Motortemperatur durchzuführen und über Aktoren, d. h. Stell- glieder, die Motortemperatur zu steuern oder zu regeln. Zur Ansteuerung der Sensoren oder Aktoren ist eine Ansteuerungs- software oder Treibersoftware vorgesehen, die neben der Ansteu- erung der Sensoren/Aktoren auch deren Datenfluss bewerkstel- ligt. Dabei werden Daten über eine interne Schnittstelle der Vorrichtung zum Sensor/Aktor hin übertragen und Ergebnisdaten werden vom Sensor/Aktor über die Schnittstelle zurück übertra- gen, um vom Mikrorechner weiterverarbeitet zu werden.

Der zunehmende Einsatz von elektrischen Komponenten Verkehrs- mittel, insbesondere im Kraftfahrzeug, und die steigende Kom- plexität der Elektronik führt dazu, dass die Funktionalität und Qualität der elektrischen Prozesse und Komponenten in verschie- denen Stadien der Entwicklungsphasen getestet werden müssen.

Dazu werden sogenannte Hardware-in-the-Loop (HIL)-Systeme ein- gesetzt, bei denen das technische Umfeld einer Komponente be- züglich der elektrischen Ein-und Ausgabesignale nachgebildet ist. Beim Testen wird die fertig entwickelte Komponente an das HIL-System angeschlossen, das die reale Fahrzeugumgebung der Komponente mit deren elektrischen Ansteuerungssignalen nachbil- det. Aufgrund verschiedener Testsignale wird das elektrische Verhalten der Komponente hinsichtlich möglicher Fehlfunktionen getestet. Auf diese Weise können elektrische Systeme und Kompo- nenten während der Entwicklungsphase allein oder im Komponen- ten-Verbund getestet werden, bevor der Prototyp des Fahrzeugs existiert.

Der Test von elektrischen Komponenten erfordert heute die An- passung der zu prüfenden Komponente an einen Simulationsrech- ner. Da Steuergeräte im Fahrzeug heute innerhalb eines Gehäuses gekapselt sind, ist ein Testvorgang gerade dann problematisch, wenn Sensoren, beispielsweise Messfühler oder Schalter, oder Aktoren, beispielsweise Motoren oder Lampen, innerhalb des Ge- häuses angeordnet sind. Zur Anpassung der Komponente an die Simulationsumgebung muss dann das Gehäuse geöffnet werden und Signalleitungen im Steuergerät müssen aufgetrennt und gegebe- nenfalls für die Testzwecke anders beschaltet werden.

Dadurch ist ein hoher zeitlicher und personeller Aufwand bei der Adaption neuer Hardware-Stände bei Steuergeräten erforder- lich. Teilweise werden die geprüften Steuergeräte durch Auf- trennung bestehender Signalleitungen zerstört oder beschädigt, so dass sich nach dem Test nicht mehr im Fahrzeug eingesetzt werden können.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich- tung zum Testen von Komponenten im Verkehrsmittel derart wei- terzubilden, dass gekapselte Steuergeräte auch ohne Öffnen des Gehäuses automatisiert getestet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An- spruchs 1 gelöst. Danach ist ein Testmodul innerhalb des Gehäu- ses und an der internen Schnittstelle der Komponente vorgese- hen, das die über die Schnittstelle ausgetauschten Signale der Komponente auswertet, um die ordnungsgemäße Funktion einer in- ternen Komponente oder des Steuerungsprogramms zu testen. Das Testmodul wertet die Signale des Sensors oder Aktors aus, wenn Testsignale über die Schnittstelle an den Sensor oder Aktor angelegt sind. Aufgrund der Auswertung der Signale an der Schnittstelle wird die ordnungsgemäße Funktion der Komponente oder der Steuerungsprogramme während der Herstellung oder auch im Fahrbetrieb des Verkehrsmittels getestet.

Erfindungsgemäß ist das Testmodul an der Schnittstelle zwischen der zu testenden internen Komponente, bspw. Sensor/Aktor, und den Steuerungsprogrammen angeordnet, die den Sensor/Aktor an- steuert und dessen ordnungsgemäßen Einsatz gewährleistet. Durch die besondere Anordnung des Testmoduls an der internen Schnitt- stelle, über die der gesamte Datenfluss vom und zum Sen- sor/Aktor verläuft, ist das Testmodul in der Lage einen automa- tischen Testprozess mit den Ergebnisdaten der Komponente durch- zuführen, ohne dass dabei das Gehäuse der Vorrichtung geöffnet werden muss. Bei einer beispielsweise als Motorsteuergerät um- gesetzten Vorrichtung kann durch die interne Anordnung des Testmoduls der Teil am Interface entfallen, der bisher für die Ankopplung eines Signalinterface zur Simulation von Testsigna- len erforderlich war.

Das Testmodul kann den Datenfluss von und zur Komponente unter- brechen und die für die Funktion der Komponente erforderlichen Daten selbst simulieren. Ebenso kann der Datenfluss zur Ansteu- erung der Komponente ausgehend von den Steuerungsprogrammen an der Schnittstelle unterbrochen werden und das Testmodul kann den Sensor/Aktor mit eigenen Simulationsdaten versorgen. Ferner kann das Testmodul auch den Datenfluss über das externe Inter- face beeinflussen, wo beispielsweise ein CAN-Datenbus angekop- pelt ist.

Das Testmodul weist Funktionen auf, die eine Simulation sowie das Messen und Triggern von Signalen zulassen. Die über die interne Schnittstelle ausgetauschten Daten können einfach para- metrisiert werden, ohne dass Hardware-Änderungen im Steuergerät erforderlich sind. Das Testmodul hat Zugriff auf sämtliche über die interne Schnittstelle oder das externe Interface ausge- tauschten Daten und kann diverse Testfunktionen ausführen, um die Funktion der Vorrichtung, d. h. der Steuerungsprogramme des Steuergerätes und der internen oder externen Komponenten, d. h.

Sensoren oder Aktoren, zu testen.

Das Testmodul ist bevorzugt ein Software-Modul, das zwischen den Steuerungsprogrammen und der Treibersoftware des innerhalb des Gehäuses angeordneten Sensors angeordnet ist. Dadurch kön- nen Änderungen im Testvorgang einfach durch Programmierung um- gesetzt werden. Das Testmodul kann die Test-und Simulations- signale entweder selbst erzeugen oder von außen über die exter- ne Schnittstelle einlesen, um dann den Sensor mit diesen Test- signalen zu versorgen. Über das externe Interface können auch neue Testprogramme für das Testmodul nachgeladen werden. Da- durch ist eine Anpassung der Testprozesse über Lebenszeit des Steuergerätes möglich.

Dadurch entfällt die aufwendige elektrische Adaption von inter- nen Sensoren/Aktoren der Vorrichtung. Die Anordnung des Testmo- duls im Steuergerät selbst führt zu einer erheblichen Kosten- und Zeitersparnis. Die Zerstörung des Testobjekts durch Auf- trennung von Signalleitungen ist nicht mehr erforderlich, so dass auch Seriensteuergeräte durch das interne Testsystem ge- testet werden können. Ferner ist eine einfache und schnelle Manipulation von Schnittstellensignalen möglich, da lediglich die Parametrisierung der Testsignale erforderlich ist.

Das Testmodul weist Funktionen auf, die unterschiedliche elekt- rische Signale nachbilden können. So können Stromquellen, Stromsenken, ratiometrische Komponenten, Widerstände und Ver- stärkungen nachgebildet werden. Die Lastsimulation kann entwe- der mit Original-oder Ersatzlasten erfolgen. Um das Verhalten der elektrischen Komponente, d. h. des Sensors oder Aktors, zu testen, kann jeder Pin des externen Interfaces der Vorrichtung mit einem externen Fehlersimulationsmodul verbunden sein, dass zusätzliche Fehlersignale für die Testphase erzeugt. Hierbei können verschiedene externe Testmodule, wie Hochstrom-, Schwachstrom oder Netzwerk-Testmodule vorgesehen sein. Um eine elektrische Komponente mit dem Testmodul automatisiert testen zu können, ist eine automatische Signalanpassung erforderlich.

Die Vorrichtung kann sowohl einen internen Sensor als auch ei- nen internen Aktor als Komponente aufweisen, deren Werte für einen Test des Steuerungsprogramms durch Simulationssignale über das externe Interface manipuliert werden können. Die in- ternen Komponenten werden innerhalb des gekapselten Gehäuses angeordnet, da dadurch keine weiteren abgeschirmten Gehäuse notwendig sind und die elektrischen Leitungen zu den separaten Gehäusen entfallen können.

Im Normalbetrieb erzeugt der Sensor Messsignale, die in den Steuerungsprogrammen der Vorrichtung verarbeitet werden. Das Testmodul kann in einer ersten Testphase diese Messsignale über das externe Interface einem externen Testmodul zur Verfügung stellen. Des Weiteren kann das Testmodul die Verbindung von der internen Komponente zum Steuerungsprogramm unterbrechen und darüber hinaus von einem externen Test-uns Simulationsmodul über das externe Interface simulierte Messsignale zum test des Steuerungsprogramms einspeisen. Das Testmodul steuert dabei den Datenfluss der simulierten Messdaten, wobei die Vorrichtung mit den simulierten Messsignalen im Normalbetrieb arbeitet ohne dass die übrigen Funktionen der Vorrichtung, bspw. ein interner Aktor/Lampe, gestört werden. Parallel zum Testphase können die realen Messsignale des Sensors dennoch beobachtet und intern oder extern weiterverarbeitet werden. Zusätzlich zu den inter- nen Komponenten, wie Sensoren oder Aktoren, kann das Steue- rungsprogramm durch das Testmodul auch über reale Messsignale eines externen Sensors überprüft werden, indem der Signalfluss durch das Testmodul unterbrochen wird und simulierte Testsigna- le zur Verfügung gestellt werden.

Um zu verhindern, dass die Funktion des Testmoduls unbeabsich- tigt aktiviert wird, ist eine Sicherungseinrichtung vorgesehen.

Die Sicherungseinrichtung führt eine Berechtigungsprüfung des externen Test-und Simulationssystems durch, welches die simu- lierten Messsignale über das externe Interface einspeist.

Die Funktion der Steuerungsprogramme kann auch im Zusammenhang mit einem internen Aktor, insbesondere einer Lampe oder einem Display, getestet werden, indem die Ausgangssignale der Steuer- programme durch das Testmodul überprüft oder über das externe Interface zu einem externen Test-und Simulationssystem zur Auswertung zur Verfügung gestellt werden. Außerdem kann auch der interne Aktor/Sensor geprüft werden indem im simulierte Ansteuerungssignale zur Verfügung gestellt werden und die Reak- tion des Aktors/Sensors überprüft wird.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei- spielsweise bei einem Steuergerät für hydraulische Drucksenso- ren beim ESP-Fahrdynamik-System, bei Klimasteuergeräten oder beim Motorsteuergerät bei Kraftfahrzeugen umgesetzt sein.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie- genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei- terzubilden. Dazu ist einerseits auf die untergeordneten An- sprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung einer Ausführungsform zu verweisen. In der Figur ist eine Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Simulation dar- gestellt. Die Vorrichtung ist als Steuergerät ausgebildet, des- sen Software-Architektur mit einem Testmodul gemäß der vorlie- genden Erfindung dargestellt ist.

Die Vorrichtung ist als Fahrzeugsteuergerät 1 ausgebildet, das mit anderen Fahrzeugsteuergeräten über einen nicht dargestell- ten Datenbus verbunden ist. Im Fahrzeugsteuergerät 1 ist ein Mikrorechner 2 zur Steuerung der erforderlichen Fahrzeugfunkti- onen angeordnet, der Steuerungsprogramme, beispielsweise Funk- tionssoftware 3 für einen internen Sensor 4, abarbeitet. Die Steuerungsprogramme 3 steuern die unterschiedlichen Prozesse im Fahrzeug, wobei die Prozessorganisation, die Steuergerätekommu- nikation und die einzelnen Mess-und Steuer-/Regelungsfunk- tionen der einzelnen Komponenten dabei bearbeitet werden.

Neben den außerhalb des Steuergerätes 1 angeordneten Komponen- ten ist der Sensor 4 innerhalb des Steuergerätes angeordnet, der bspw. die Umgebungstemperatur des Steuergerätes 1 misst.

Dem Sensor 4 ist eine Sensor-Ansteuerungssoftware 5 zugeordnet, die die Eingangs-und die Ergebnisdaten des Sensors entspre- chend aufbereitet, so dass diese von der Funktionssoftware der Steuerungsprogramme 3 verarbeitet werden kann. Zur Sensor- Ansteuerungssoftware 5 gehört auch eine sogenannte Treibersoft- ware, die den Betrieb und die Einbindung des Sensors 4 in die technische Umgebung im Steuergerät 1 ermöglicht.

Im Steuergerät 1 ist außerdem ein Kommunikations-Schnitt- stellen-Treiber 6 vorgesehen, der die notwendige Kommunikation der Steuerungsprogramme 3 mit anderen Steuergeräten über ein externes Interface 7 ermöglicht. Das externe Interface kann als mehrteiliger Steckverbinder ausgebildet sein und einerseits die Verbindung zu externen Komponenten, wie Sensoren und Aktoren, und anderseits die Verbindung mit einem elektrischen oder opti- schen Datenbus oder mit einem zusätzlichen externen Test-oder Simulationssystem ermöglichen.

Das Steuergerät 1 weist eine Aktor-Ansteuerungssoftware 8 auf, die einen externen Aktor, bspw. eine Lampe oder einen Elektro- motor, ansteuert. Die Aktor-Ansteuerungssoftware 8 passt die Signale der Steuerungsprogramme 3 entsprechend an, so dass der externe Aktor durch diese Signale angesteuert werden kann.

Die Signale der Aktor-Ansteuerungssoftware 8 werden über einen D/A-Wandler 9 entsprechend in analoge Signale gewandelt und liegen dann an den dafür vorgesehenen Steckerpins des externen Interface 7 an, so dass der externe Aktor über einen Steckverb- inder daran angeschlossen werden kann. Ebenso ist zwischen dem Kommunikations-Schnittstellen-Treiber 6 und dem externen Inter- face 7 ein I/O-Baustein 10 vorgesehen, der die Signale einer- seits zur Übertragung für einen Datenbus und andererseits für ein externes Test-und Simulationssystem anpasst. Der A/D Wand- ler 11 wandelt die analogen Signale des internen Sensors 4 in digitale Signale um, so dass diese bei den Steuerungsprogrammen 3 und auch bei den externen Modulen in digitaler Form verwendet werden können.

Das Steuergerät 1 ist von einem Gehäuse umgeben, welches die innerhalb angeordnete Elektronik 2,3,8,10,11 gegenüber Um- welteinflüssen schützt. Innerhalb dieses Gehäuses ist ein Test- modul 12 angeordnet, das die Funktionsfähigkeit der mit dem Steuergerät 1 verbundenen Komponenten testet. Insbesondere soll das Testmodul 12 interne Komponenten, wie den internen Sensor 4 testen, und ist dazu im Datenfluss des Sensors 4 zwischen den ansteuernden Steuerungsprogrammen 3 und dem Sensor 4 an einer internen Schnittstelle 13 angeordnet. Das Testmodul 12 über- prüft ein-oder abgehende Signale des Sensors 4 auf Fehler. Das Testmodul 12 stellt dazu einen Satz von Testfunktionen als Ein- gangssignale für den Sensor 4 zur Verfügung und wertet die vom Sensor 4 abgegebenen Ergebnissignale aus. Zusätzlich oder al- ternativ kann das Testmodul 12 mit einem externen Test-und Simulationssystem in Verbindung stehen und Simulationssignale über das externe Interface 7 einlesen, um diese dann in der Testphase dem internen Sensor 4 als Eingangssignale zur Verfü- gung zu stellen.

Bezogen auf die Software-Architektur des Steuergerätes 1 stellt das Testmodul 12 eine Schicht zwischen den Steuerungsprogrammen 3 und der Ansteuerungssoftware 5,8 bzw. dem Schnittstellentrei- ber 6 dar, durch die der gesamte Datenfluss zu und von den zu testenden Komponenten, wie Aktoren und Sensoren 4, verläuft.

Auf diese Weise findet neben der Simulation auch Datenmonito- ring statt, wobei zusätzlich eine Fehlererkennung aufgrund des Datenflusses implementiert sein kann. Dazu werden Eingangsdaten mit den Ausgangsdaten der Komponenten verglichen und diese wer- den hinsichtlich der Wertebereiche und des Vorhandenseins be- stimmter Signaleigenschaften überprüft. Beispielsweise können Komparatoren durch Vergleich das Überschreiten einer Schwellen- spannung feststellen.

Das Testmodul 12 besitzt bestimmte Testfunktionen, um die Funk- tion des Sensors 4 zu prüfen. Dazu kann das Testmodul 12 den Datenfluss in Richtung des Sensors 4 unterbrechen und die für dessen Funktion notwendigen Signale selbst oder aufgrund der simulierten Signale eines externen Test-und Simulationsmoduls vorgeben. Das Testmodul kann auch den Datenfluss zum Aktor hin unterbrechen. Dazu wird bspw. der Datenfluss oder es werden die Ansteuerungssignale zwischen der Funktionssoftware und der Ak- tor-Ansteuerungssoftware 8 unterbrochen. Für den Aktor und die Steuerungsprogramme 3 erzeugt das Testmodul 12 dann Signale, die sich für einen Testprozess eignen. Das Testmodul 12 kann auch den Datenfluss zwischen den Steuerungsprogrammen 3 und dem externen Interface 7 unterbrechen und simulierte Testsignale zu Verfügung stellen. Als Testfunktionen eignen sich Sprungfunkti- onen, Impulse oder harmonische Signale, soweit es sich um ana- loge Signale handelt.

Das Testmodul 12 weist eine Messeinrichtung auf, die Signale des Sensors, Aktors oder der Funktionssoftware 3 misst und die gewonnene Prozessdarstellung über der Zykluszeit der Funktions- software 3 über das externe Interface 7 zu einem externen Rech- ner überträgt, über den dann die Messergebnisse für den Ent- wickler oder in einer Werkstatt darstellbar sind. Das externe Interface 7 kann zum Anschluss eines externen Test-und Simula- tionssystems und für den externen Rechner können über ein be- reits im Fahrzeug vorhandenes Kommunikationsmedien erfolgen.

Alternativ kann der Testdatenaustausch über eine separate Test- schnittstelle, wie bspw. zum Ethernet oder ein Testdatenbus, erfolgen.

Das Testmodul 12 steuert den Testprozess durch ein Testpro- gramm, das die Datenflüsse unterbricht und einen Satz von Test- funktionen bereitstellt, die den Komponenten eingangsseitig eingespeist werden. Das Testprogramm weist eine dynamische Aus- führungsvorschrift für den Testablauf auf, wobei die Ausfüh- rungszeiten der Steuergerätesoftware beeinflusst werden kann.

Bestimmte Testfunktionen werden über das externe Interface 7 eingespeist. Das Protokoll und die Testfunktionen, die über das externe Interface übertragen werden, sind bezüglich ihres Da- tenformates vom Interface unabhängig, so dass das Testmodul 12 ohne Abwandlung auch in anderen Steuergeräten variabel einge- setzt werden kann.

Das Testmodul 12 führt Testprogramme aus, die einerseits im Testmodul 12 selbst und alternativ über eine externes Test-und Simulationssystem bereitgestellt sind. Diese Testprogramme kön- nen über das externe Interface 7 in das Testmodul 12 geladen werden und von diesem ausgeführt werden. Die Ausführung der Testprogramme kann während des Einsatzes des Steuergerätes 1 im Fahrzeug synchron zur Zykluszeit der Funktionssoftware 3 ausge- führt werden. Die Testprogramme haben Zugriff auf alle internen Prozessgrößen und während ihrer Ausführung greifen Sie auf Funktionen des Testmoduls 12 zurück, die ein Messen, Triggern von Signalen zulassen.

Das Testmodul 12 kann Programme und Funktionen aufweisen, die als Software-Code, bspw. in der Sprache C, programmiert sind.

Das Testmodul 12 ist so programmiert oder ausgeführt, dass im Normalbetrieb des Steuergerätes 1 keine Störungen im Programm- ablauf oder im Datenfluss auftreten. Das Testmodul 12 ist inte- graler Bestandteil des Steuergerätes 1 und kann zumindest teil- weise Bestandteil der Steuergerätesoftware sein. Um unbeabsich- tigte Eingriffe in sicherheitsrelevante Bereiche der Funktions- software 3 zu vermeiden, ist ein Sicherheitsmechanismus zur Verriegelung des Testmoduls im Normalbetrieb des Steuergerätes vorgesehen. Dabei ist zur Vermeidung ungewollter Manipulation der Steuerung des Testmoduls 12 ein Zugriff nur über ein Au- thentifizierungsverfahren möglich.