DE102020117886A1 - Central processing unit for a motor vehicle and motor vehicle with a central processing unit and method for operating a central processing unit for a motor vehicle - Google Patents

Central processing unit for a motor vehicle and motor vehicle with a central processing unit and method for operating a central processing unit for a motor vehicle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zentralrecheneinheit (40) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer Prozessoreinrichtung (50) zum Betreiben von wenigstens zwei unterschiedlichen Funktionssystemen (20, 30) des Kraftfahrzeugs (10). Jedes Funktionssystem (20, 30) umfasst dabei zumindest eine Funktionskomponente (21, 31) und zumindest ein Steuerprogramm (22, 32). Die Funktionssysteme (20, 30) werden dabei durch Ausführen des jeweils vorbestimmten Steuerprogramms (22, 32) betrieben. Dazu ist die Zentralrecheneinheit (40) in einer Zentralarchitektur mit der jeweiligen Funktionskomponente (21, 31) elektrisch koppelbar und modular ausgestaltet, indem sie zum Anschließen der Funktionskomponenten (21, 31) für mehrere vorbestimmte Komponententypen standardisierte Anschlussschnittstellen (41) aufweist. Durch Ausführen einer Erkennungsroutine ist die Zentralrecheneinheit (40) ausgebildet, die an den Anschlussschnittstellen (41) aktuell angeschlossene Funktionskomponenten (21, 31) zu erkennen und den Steuerprogrammen (22, 32) Beschreibungsdaten (B) der aktuell angeschlossenen Funktionskomponenten (21, 31) bereitzustellen und für die Steuerprogramme (22, 32) ein Signalrouting (52) zwischen dem jeweiligen Steuerprogramm (22, 32) und der zumindest einen Anschlussschnittstelle (41) durchzuführen.The invention relates to a central processing unit (40) for a motor vehicle (10), having a processor device (50) for operating at least two different functional systems (20, 30) of the motor vehicle (10). Each functional system (20, 30) comprises at least one functional component (21, 31) and at least one control program (22, 32). The functional systems (20, 30) are operated by executing the respectively predetermined control program (22, 32). For this purpose, the central processing unit (40) can be electrically coupled to the respective functional component (21, 31) in a central architecture and is modular in design, in that it has standardized connection interfaces (41) for connecting the functional components (21, 31) for a number of predetermined component types. By executing a recognition routine, the central processing unit (40) is designed to recognize the functional components (21, 31) currently connected to the connection interfaces (41) and to send the control programs (22, 32) description data (B) of the currently connected functional components (21, 31) provide and for the control programs (22, 32) to carry out a signal routing (52) between the respective control program (22, 32) and the at least one connection interface (41).

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentralrecheneinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer Prozessoreinrichtung zum Betreiben von wenigstens zwei unterschiedlichen Funktionssystemen des Kraftfahrzeugs. Dabei weist jedes Funktionssystem jeweils zumindest eine Funktionskomponente, wie beispielsweise einen Sensor, und zumindest ein Steuerprogramm für die jeweilige Funktionskomponente auf. Die Zentralrecheneinheit ist ausgebildet, die Funktionssysteme nun durch Ausführen des jeweils vorbestimmten oder zugeordneten Steuerprogramms zu betreiben. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei solchen Funktionssystemen und mit einer solchen Zentralrecheneinheit, die ausgebildet ist, die Funktionssysteme durch Ausführen des jeweils vorbestimmten Steuerprogramms zu betreiben. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Zentralrecheneinheit für ein Kraftfahrzeug. Dabei werden die Funktionssysteme des Kraftfahrzeugs mittels der Zentralarchitektur durch Ausführen des jeweils vorbestimmten Steuerprogramms betrieben.The invention relates to a central processing unit for a motor vehicle with a processor device for operating at least two different functional systems of the motor vehicle. Each functional system has at least one functional component, such as a sensor, and at least one control program for the respective functional component. The central processing unit is designed to operate the function systems by executing the respectively predetermined or assigned control program. The invention also relates to a motor vehicle with at least two such functional systems and with such a central processing unit which is designed to operate the functional systems by executing the respectively predetermined control program. Finally, the invention also relates to a method for operating such a central processing unit for a motor vehicle. In this case, the functional systems of the motor vehicle are operated by means of the central architecture by executing the respectively predetermined control program.

Die Zentralrecheneinheit und die zumindest zwei, das heißt zwei oder mehrere Funktionssysteme, sind dabei Komponenten eines Bordnetzes oder einer Elektronikarchitektur eines Kraftfahrzeugs. Üblicherweise ist eine solche Elektronikarchitektur in modernen Kraftfahrzeugen als sogenannte Domänenarchitektur und/oder als Zonenarchitektur realisiert. Mit Zonenarchitektur ist dabei gemeint, dass das Kraftfahrzeug in Zonen oder Bereiche eingeteilt ist und jeder Zone eine jeweilige Gruppe an Funktionssystemen mit einer zugehörigen Zentralrecheneinheit oder einem Hauptrechner zugeordnet ist. The central processing unit and the at least two, ie two or more, functional systems are components of an on-board network or an electronic architecture of a motor vehicle. Such an electronic architecture is usually implemented in modern motor vehicles as a so-called domain architecture and/or as a zone architecture. Zone architecture means that the motor vehicle is divided into zones or areas and each zone is assigned a respective group of functional systems with an associated central processing unit or a main computer.

Das Kraftfahrzeug verfügt somit insgesamt über mehrere in ihrer Funktion gleichwertige Zentralrechner in einer Funktionsebene. Im Gegensatz dazu umfasst eine Domänenarchitektur in der Regel nur ein Hauptrechner. Hierbei sind jedoch die Funktionssysteme an sich „intelligent“ ausgestaltet. Das heißt, die Funktionssysteme umfassen eigene Rechner oder Steuergeräte, die mit dem Hauptrechner gekoppelt sind. Dadurch übernehmen die Funktionssysteme selbst die Steuerung der Funktionskomponenten in ihrer Hauptfunktion. Im Fall der Domänenarchitektur hat der Hauptrechner dabei in der Regel nur eine Kommunikationsfunktion zum Datenaustausch zwischen den Funktionssystemen und gegebenenfalls noch eine Überwachungsfunktion. In der Praxis sind dabei häufig Mischformen von solchen Domänen und Zonenarchitekturen vorhanden.The motor vehicle thus has a total of several central computers that are equivalent in terms of their function in one functional level. In contrast, a domain architecture usually includes only one main computer. In this case, however, the functional systems themselves are “intelligently” designed. This means that the functional systems include their own computers or control units that are linked to the main computer. As a result, the functional systems themselves take over the control of the functional components in their main function. In the case of the domain architecture, the main computer usually only has a communication function for data exchange between the functional systems and possibly also a monitoring function. In practice, mixed forms of such domains and zone architectures are often present.

Ein Beispiel für eine Zonenarchitektur, wie sie zuvor beschrieben wurde, ist zum Beispiel von der Firma Tesla durch ihren sogenannten FSD-Computer (FSD: Full Self Driving; vollständig selbstfahrend) bekannt. Dieser FSD-Computer ist ausgebildet, die unterschiedliche Fahrerassistenzsysteme für ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug zu betreiben oder zu steuern. Solche Fahrerassistenzsysteme können dabei als die vorgenannten Funktionssysteme verstanden werden. Zum Betrieben der Fahrerassistenzsysteme umfasst der FSD-Computer zwei sogenannte FSD-Chips (Chips: Integrierte Schaltung) als Prozessoreinrichtungen, mittels welcher Fahrerassistenzsysteme in unterschiedlichen Zonen des Kraftfahrzeugs, wie in einer Zonenarchitektur üblich, unabhängig voneinander zum Bereitstellen einer autonomen Fahrfunktion betrieben oder gesteuert werden.An example of a zone architecture as described above is known, for example, from the Tesla company through their so-called FSD computer (FSD: Full Self Driving; completely self-driving). This FSD computer is designed to operate or control the different driver assistance systems for an autonomously driving motor vehicle. Such driver assistance systems can be understood as the aforementioned functional systems. To operate the driver assistance systems, the FSD computer includes two so-called FSD chips (chips: integrated circuit) as processor devices, by means of which driver assistance systems in different zones of the motor vehicle, as is usual in a zone architecture, are operated or controlled independently of one another to provide an autonomous driving function.

Ein Beispiel für die zuvor beschriebene Domänenarchitektur ist aus der DE 10 2012 100 329 A1 bekannt. Hierbei geht es um eine Überwachungsvorrichtung, zum Beispiel beim autonomen Fahren, für ein Kraftfahrzeug, welche eine zentrale Recheneinheit umfasst, die zum Betreiben mehrerer Sensorvorrichtungen genutzt wird. Jede der Sensorvorrichtungen umfasst dabei wenigstens einen Sensor und einen Hauptprozessor zum Erfassen und Verarbeiten der Sensorsignale. Somit stellt die Sensorvorrichtung vorliegend eine „intelligente“ Funktionskomponente dar, wie sie zuvor beschrieben wurde.An example of the domain architecture described above is from the DE 10 2012 100 329 A1 known. This involves a monitoring device, for example in autonomous driving, for a motor vehicle, which includes a central processing unit that is used to operate a number of sensor devices. Each of the sensor devices includes at least one sensor and a main processor for detecting and processing the sensor signals. In this way, the sensor device in the present case represents an “intelligent” functional component, as was previously described.

Um solche intelligenten Funktionskomponenten oder Funktionssysteme nun mittels des Hauptrechners oder Hauptprozessors überwachen zu können, ist aus der DE 10 2015 211 706 A1 eine integrierte Schaltung mit einem oder mehreren Anschlusskontakten zum Anschließen von sowohl analogen als auch digitalen Sensoren bekannt. Dazu wird eine Schaltmatrix aus elektronischen Schaltern genutzt, um beim Anschließen eines jeweiligen Sensors zum Verarbeiten des analogen oder digitalen Signals mit einer passenden Schnittstelleneinheit in der integrierten Schaltung zum passenden Verarbeiten des analogen oder digitalen Signals zu verbinden.In order to be able to monitor such intelligent functional components or functional systems using the main computer or main processor, is from the DE 10 2015 211 706 A1 an integrated circuit with one or more connection contacts for connecting both analog and digital sensors is known. For this purpose, a switching matrix of electronic switches is used in order, when connecting a respective sensor for processing the analog or digital signal, to connect to a suitable interface unit in the integrated circuit for suitable processing of the analog or digital signal.

Insgesamt ergibt sich, bei bisher bekannten Elektronikarchitekturen somit der Nachteil, dass die Funktionssysteme in der Regel von Herstellern als Blackbox bereitgestellt werden und jeder Hersteller somit in der Regel auch unterschiedliche Anforderungen an die Ausgestaltung eines Anschlusskontakts oder einer Anschlussschnittstelle zum Anschließen an den jeweiligen Hauptrechner hat. Zu der Ausgestaltung zählen dabei nicht nur die mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise eine Form des Anschlusskontakts oder eine Anzahl von Pins, sondern beispielsweise auch die Ausgestaltung der Steuerprogramme in Bezug auf die Signalverarbeitung und Steuerbefehle. Somit ergibt sich eine unflexible Verteilung von Rechenleistung auf eine Vielzahl von Steuergeräten oder Hauptrechnern. Außerdem gehen bisherige Elektronikarchitekturen auch mit einem hohen Verkabelungsaufwand und deshalb auch einem erhöhten Stromverbrauch einher. Eine Herausforderung stellt häufig auch die Skalierbarkeit der Elektronikarchitektur dar.Overall, with previously known electronic architectures, there is the disadvantage that the functional systems are usually provided by manufacturers as black boxes and each manufacturer therefore usually has different requirements for the design of a connection contact or a connection interface for connecting to the respective main computer. The design includes not only the mechanical properties, such as a shape of the connection contact or a number of pins, but also, for example, the design of the control programs in relation to the signal processing and control commands. This results in an inflexible distribution of computing power a variety of controllers or mainframes. In addition, previous electronic architectures are also associated with a high cabling effort and therefore also an increased power consumption. The scalability of the electronics architecture often poses a challenge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektronikarchitektur mit einer Zentralrecheneinheit zum Betreiben von unterschiedlichen Funktionssystemen des Kraftfahrzeugs zu realisieren, deren Rechenleistung im Vergleich zum Stand der Technik reduziert ist und mittels welcher ein flexibles Betriebskonzept für die Funktionssysteme realisiert werden kann.The invention is based on the object of realizing an electronic architecture with a central processing unit for operating different functional systems of the motor vehicle, the computing power of which is reduced compared to the prior art and by means of which a flexible operating concept for the functional systems can be realised.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.The object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous developments of the invention are disclosed by the dependent patent claims, the following description and the figures.

Diese Anforderungen an die Elektronikarchitektur für das Kraftfahrzeug werden in der vorliegenden Erfindung für die gattungsgemäße Zentralarchitektur, das gattungsgemäße Kraftfahrzeugs und das gattungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Zentralarchitektur, wie sie zuvor beschrieben wurden, insbesondere durch zwei Aspekte, nämlich eine Zentralisierung und eine Modularisierung der Elektronikarchitektur, umgesetzt.In the present invention, these requirements for the electronic architecture for the motor vehicle are met for the generic central architecture, the generic motor vehicle and the generic method for operating the central architecture, as described above, in particular through two aspects, namely centralization and modularization of the electronic architecture. implemented.

In Bezug auf den Zentralisierungsaspekt ist dabei vorgesehen, dass die Zentralrecheneinheit in einer Zentralarchitektur oder zentralisierten Architektur mit der jeweiligen Funktionskomponente des jeweiligen Funktionssystems elektrisch koppelbar ist. Das heißt, die wenigstens zwei Funktionssysteme, bevorzugt alle Funktionssysteme des Kraftfahrzeugs, werden zentralisiert mittels der Zentralrecheneinheit betrieben. Bevorzugt wird somit die jeweilige Hauptfunktion der Funktionssysteme durch die Zentralrecheneinheit ausgeführt. Auf die Zentralisierung wird später noch einmal näher eingegangen.With regard to the centralization aspect, it is provided that the central processing unit can be electrically coupled to the respective functional component of the respective functional system in a central architecture or centralized architecture. This means that the at least two functional systems, preferably all of the functional systems of the motor vehicle, are operated in a centralized manner by means of the central processing unit. The respective main function of the functional systems is thus preferably executed by the central processing unit. Centralization will be discussed in more detail later.

In Bezug auf den Modularisierungsaspekt ist zudem vorgesehen, dass die Zentralarchitektur modular ausgestaltet ist. Die Modularisierung wird in der vorliegenden Erfindung dadurch realisiert, dass die Zentralrecheneinheit zum Anschließen oder Koppeln von wenigstens einer der Funktionskomponenten zumindest eine für vorbestimmte Komponententypen standardisierte Anschlussschnittstelle, aufweist. Anders ausgedrückt, umfasst die Zentralrecheneinheit bevorzugt einen oder mehrere standardisierte Ports oder Buchsen. Diese Standardisierung bezieht sich insbesondere auf eine mechanische und/oder elektrische Ausgestaltung der jeweiligen Anschlussschnittstelle. Anders ausgedrückt, können somit an der jeweiligen Anschlussschnittstelle Funktionskomponenten unterschiedlichen Komponententyps, wie beispielsweise Sensoren und/oder Aktoren, zum Beispiel für ein Lidarsystem oder ein Radarsystem oder ein Kamerasystem oder ein Lichtsystem, angeschlossen werden und dadurch mit der Prozessoreinrichtung zum Betreiben verschaltet werden. Zum Betreiben der jeweils aktuell angeschlossene Funktionskomponente, ist die Zentralrecheneinheit ausgebildet, das jeweils der Funktionskomponente zugeordnete oder zugehörige Steuerprogramm auszuführen. Dazu ist die Zentralrecheneinheit außerdem ausgebildet, die jeweils angeschlossene Funktionskomponente mittels einer Erkennungsroutine zu erkennen. Durch die Erkennungsroutine soll dabei zum Beispiel der jeweilige Komponententyp, ein Befehlssatz zum Steuern der Funktionskomponente und/oder ein Kommunikationsprotokoll für die Funktionskomponente erkannt werden. Die Erkennungsroutine kann beispielsweise in einem Erkennungsmodul der Prozessoreinrichtung ausgeführt werden. Wird die aktuell angeschlossene Funktionskomponente dabei mittels der Erkennungsroutine erkannt, ist die Zentralrecheneinheit zudem ausgebildet, den Steuerprogrammen Beschreibungsdaten, also beispielsweise einen Katalog, der aktuell angeschlossenen Funktionskomponenten bereitzustellen und für die Steuerprogramme ein Signalrouting zwischen dem jeweiligen Steuerprogramm und der zumindest einen Anschlussschnittstelle durchzuführen. Dadurch ist den Steuerprogrammen bekannt, welche Funktionskomponenten aktuell angeschlossen sind und wie diese Anzusteuern sind. Zudem wird durch das Signalrouting eine bidirektionale Datenübertragung oder Kommunikation zwischen der jeweiligen Funktionskomponente und dem Steuerprogramm ermöglicht.With regard to the modularization aspect, it is also provided that the central architecture has a modular design. The modularization is implemented in the present invention in that the central processing unit has at least one connection interface standardized for predetermined component types for connecting or coupling at least one of the functional components. In other words, the central processing unit preferably includes one or more standardized ports or sockets. This standardization relates in particular to a mechanical and/or electrical design of the respective connection interface. In other words, functional components of different component types, such as sensors and/or actuators, for example for a lidar system or a radar system or a camera system or a light system, can be connected to the respective connection interface and thus connected to the processor device for operation. In order to operate the functional component that is currently connected, the central processing unit is designed to execute the control program assigned to or associated with the functional component. For this purpose, the central processing unit is also designed to recognize the respectively connected functional component by means of a recognition routine. For example, the respective component type, an instruction set for controlling the functional component and/or a communication protocol for the functional component should be recognized by the recognition routine. The recognition routine can be executed, for example, in a recognition module of the processor device. If the currently connected functional component is recognized by the recognition routine, the central processing unit is also designed to provide the control programs with descriptive data, for example a catalog, of the currently connected functional components and for the control programs to carry out signal routing between the respective control program and the at least one connection interface. As a result, the control programs know which functional components are currently connected and how they are to be controlled. In addition, the signal routing enables bidirectional data transmission or communication between the respective functional component and the control program.

Analog gilt diese Ausgestaltung der gattungsgemäßen Zentralrecheneinheit natürlich auch für das gattungsgemäße Kraftfahrzeug und das gattungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Zentralrecheneinheit. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet. Im Zusammenhang mit dem Verfahren ist weiterhin vorgesehen, dass mittels der Zentralrecheneinheit die an der jeweiligen Anschlussschnittstelle aktuell angeschlossene Funktionskomponente mittels der vorgenannten Erkennungsroutine erkannt wird und den Steuerprogrammen die Beschreibungsdaten, also der Katalog, der aktuell angeschlossenen Funktionskomponenten bereitgestellt werden. Zudem wird mittels der Zentralrecheneinheit für diese Steuerprogramme das Signalrouting zwischen dem jeweiligen Steuerprogramm oder zumindest einen Anschlussschnittstelle durchgeführt.Analogously, this configuration of the generic central processing unit naturally also applies to the generic motor vehicle and the generic method for operating the central processing unit. The motor vehicle is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle. In connection with the method, it is also provided that the functional component currently connected to the respective connection interface is recognized by the central processing unit using the aforementioned recognition routine and the description data, i.e. the catalogue, of the functional components currently connected are made available to the control programs. In addition, the signal routing between the respective control program or at least one connection interface is carried out for these control programs by means of the central processing unit.

Durch den Zentralisierungsaspekt ergibt sich somit der Vorteil, dass die Funktionskomponenten an sich dumm sein können. Das heißt, sie brauchen keine eigenen Steuergeräte zum Ausführen einer Hauptfunktion. Die jeweilige Hauptfunktion wird stattdessen insbesondere von der Prozessoreinrichtung, die somit auch als intelligente Prozessoreinrichtung bezeichnet werden kann, ausgeführt. Zu den Hauptfunktionen zählt dabei zum Beispiel das Erfassen und Auswerten von Zustands- und/oder Sensordaten der jeweiligen Funktionskomponente sowie das Erzeugen von Steuersignalen zum Ansteuern und Betreiben der jeweiligen Funktionskomponente. Die Funktionskomponenten an sich sind somit bevorzugt lediglich zum Erfassen und Weiterleiten von unverarbeiteten Sensor- oder Zustandsdaten (Rohdaten) an die Prozessoreinrichtung der Zentralrecheneinheit zuständig. Lediglich zum Ausführen von sogenannten Basis- und/oder Sicherheitsfunktionen kann der jeweiligen Funktionskomponente, also dem jeweiligen Funktionssystem, noch eine Komponentenrecheneinheit oder ein Komponentensteuergerät zugeordnet sein. Bei solchen Basis- oder Sicherheitsfunktionen geht es aber nur darum, beispielsweise festzustellen, ob eine funktionale Sicherheit und/oder Funktionsfähigkeit der jeweiligen Funktionskomponente vorliegt. Zu den Basisfunktionen oder Sicherheitsfunktionen können somit die Diagnose oder sogenannte funktionale Sicherheitsfunktionen zählen.The advantage resulting from the centralization aspect is that the functional components themselves can be stupid. This means they do not need their own control units to perform a main function. Instead, the respective main function is executed in particular by the processor device, which can therefore also be referred to as an intelligent processor device. The main functions include, for example, the acquisition and evaluation of status and/or sensor data of the respective functional component and the generation of control signals for controlling and operating the respective functional component. The functional components themselves are therefore preferably only responsible for acquiring and forwarding unprocessed sensor data or status data (raw data) to the processor device of the central processing unit. A component processing unit or a component control device can only be assigned to the respective functional component, ie the respective functional system, for the purpose of executing so-called basic and/or safety functions. With such basic or safety functions, however, it is only a matter of determining, for example, whether there is functional safety and/or functionality of the respective functional component. The basic functions or safety functions can thus include diagnosis or so-called functional safety functions.

Durch den Modularisierungsaspekt der Zentralrecheneinheit ergibt sich zudem der Vorteil, dass die Funktionskomponenten, also beispielsweise Sensoren oder Aktoren, unabhängig von für den Betrieb benötigten Beschreibungsdaten oder Betriebsdaten an die Zentralrecheneinheit angeschlossen werden können. Die Erkennung und Zuordnung der angeschlossenen Funktionskomponenten erfolgt somit automatisiert, das heißt ohne Zutun der Funktionskomponente durch die Erkennungsroutine der Zentralrecheneinheit.The modularization aspect of the central processing unit also results in the advantage that the functional components, for example sensors or actuators, can be connected to the central processing unit independently of the description data or operating data required for operation. The recognition and assignment of the connected functional components is thus automated, that is to say without the functional component having to do anything by the recognition routine of the central processing unit.

Insgesamt können somit Sensoren und Aktoren, also Funktionskomponenten, flexibel angeschlossen werden. Dadurch kann ein Verkabelungsaufwand in der Elektronikarchitektur des Kraftfahrzeugs verringert und somit Gewicht und Energie eingespart werden. Zudem findet die Verarbeitung von Sensordaten oder Zustandsdaten zentral statt, wodurch die benötigte Rechenleistung zusammengefasst und somit insgesamt Rechenleistung eingespart werden kann. Über die Zentralarchitektur kann auch flexibel und umfassend auf alle Anschlussschnittstellen oder Ports zugegriffen werden, sodass beispielsweise neue Software, also neue Steuerprogramme, flexibel erweitert oder upgedated (Aktualisieren) werden können. Insgesamt kann die Elektronikarchitektur somit flexibel nach Belieben skaliert werden. Auch Applikationen (Apps), also Funktionen von Drittanbietern, können somit besonders einfach in die bestehende Elektronikarchitektur des Fahrzeugs integriert werden.Overall, sensors and actuators, i.e. functional components, can be connected flexibly. As a result, the amount of wiring involved in the electronic architecture of the motor vehicle can be reduced, and weight and energy can thus be saved. In addition, the processing of sensor data or status data takes place centrally, whereby the required computing power can be combined and thus overall computing power can be saved. All connection interfaces or ports can also be accessed flexibly and comprehensively via the central architecture, so that, for example, new software, i.e. new control programs, can be flexibly expanded or updated. Overall, the electronics architecture can thus be flexibly scaled as desired. Applications (apps), i.e. functions from third-party providers, can also be integrated particularly easily into the vehicle's existing electronic architecture.

Die Zentralrecheneinheit ist bevorzugt als Schaltungsanordnung oder elektronische Schaltung ausgebildet. Zum Beispiel kann die Zentralrecheneinheit in bekannter Weise auf einer Leiterplatte oder Platine realisiert sein. Dabei umfasst die Zentralrecheneinheit die Prozessoreinrichtung sowie die Anschlussschnittstellen. Bevorzugt weist die Zentralrecheneinheit genau einer solche Prozessoreinrichtung auf. Zum elektrischen Verbinden oder Koppeln der Anschlussschnittstellen mit der Prozessoreinrichtung umfasst die Zentralrecheneinheit üblicherweise zudem noch Anschlussleitungen oder Leiterbahnen. Natürlich können auch zusätzliche elektronische Bauteile oder Komponenten zum Aufbau der elektronischen Schaltung für die Zentralrecheneinheit vorgesehen sein. Wie eine solche elektronische Schaltung umgesetzt ist, ist umfänglich aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und wird deshalb hier nicht weiter ausgeführt.The central processing unit is preferably designed as a circuit arrangement or an electronic circuit. For example, the central processing unit can be implemented in a known manner on a printed circuit board or circuit board. The central processing unit includes the processor device and the connection interfaces. The central processing unit preferably has exactly one such processor device. In order to electrically connect or couple the connection interfaces to the processor device, the central processing unit usually also includes connection lines or conductor tracks. Of course, additional electronic parts or components can also be provided for constructing the electronic circuit for the central processing unit. How such an electronic circuit is implemented is extensively known from the general state of the art and is therefore not explained further here.

Vorzugsweise ist die Zentralrecheneinheit ausgebildet, die Steuerprogramme jeweils in einer eigenen virtuellen Maschine zu betreiben. Die Erkennungsroutine und/oder das Signalrouting werden dabei insbesondere durch einen sogenannten Hypervisor bereitgestellt.The central processing unit is preferably designed to operate the control programs in each case in a separate virtual machine. The detection routine and/or the signal routing are provided in particular by a so-called hypervisor.

Die Prozessoreinrichtung kann vorzugsweise als integrierte Schaltung und/oder ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) und/oder SoC (System on a Chip) realisiert sein. Zum Beispiel kann die Prozessoreinrichtung zum Ausführen des jeweiligen Steuerprogramms zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Controller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Prozessor) aufweisen. Das jeweilige Steuerprogramm kann dabei beispielsweise einen Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung den Betrieb der jeweiligen Funktionskomponente zu realisieren. Der Programmcode kann dabei beispielsweise in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.The processor device can preferably be implemented as an integrated circuit and/or ASIC (application-specific integrated circuit) and/or SoC (system on a chip). For example, the processor device for executing the respective control program can have at least one microprocessor and/or at least one controller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor). The respective control program can have a program code, for example, which is set up to implement the operation of the respective functional component when executed by the processor device. The program code can be stored in a data memory of the processor device, for example.

Die jeweilige Anschlussschnittstelle ist, wie zuvor beschreiben, zum Beispiel ein I/O-Port oder eine Buchse. Zum Beispiel kann die Anschlussschnittstelle drahtgebunden oder leitungsgebunden, zum Beispiel als USB-Steckverbinder oder Molex-Steckverbinder, zum Beispiel einpolig oder mehrpolig, ausgebildet sein. Alternativ ist natürlich auch eine drahtlose Ausbildung der Anschlussschnittstelle, zum Beispiel als WLAN-Schnittstelle, Bluetooth-Schnittstelle, NFC-Schnittstelle (NFC: Near Field Communication) oder dergleichen denkbar.As described above, the respective connection interface is, for example, an I/O port or a socket. For example, the connection interface can be wired or wired, for example as a USB connector or Molex connector, for example single-pin or multi-pin. Alternatively, of course, a wireless configuration of the connection interface is also conceivable, for example as a WLAN interface, Bluetooth interface, NFC interface (NFC: Near Field Communication) or the like.

Die wenigstens zwei unterschiedlichen Funktionssysteme können beispielsweise anhand ihrer Relevanz für den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs unterschieden werden. Somit kann ein erstes der Funktionssysteme beispielsweise ein für den Fahrbetrieb irrelevantes Funktionssystem, wie beispielsweise ein Komfortsystem, ein Bediensystem und/oder ein Informationssystem des Kraftfahrzeugs sein. Ein solches Komfortsystem kann als Funktionskomponenten beispielsweise einen Sitzmotor zum Einstellen eines Kraftfahrzeugsitzes, einen Fensterheber und/oder eine Belüftung umfassen. Ein solches Bediensystem kann als Funktionskomponenten beispielsweise ein Multimediainterface (MMI), ein Touchpad und/oder sonstige Bedienelemente, wie Knöpfe oder Drehräder, umfassen. Ein solches Informationssystem kann als Funktionskomponente beispielsweise einen Lautsprecher und/oder ein Mikrofon und/oder ein Display umfassen. Im Gegensatz dazu kann ein zweites der Funktionssysteme ein fahrbetriebsrelevantes Funktionssystem wie beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem, ein Bremssystem, ein Lenksystem, ein Lichtsystem oder ein Antriebssystem sein.The at least two different function systems can be differentiated, for example, based on their relevance to the driving operation of the motor vehicle. A first of the functional systems can thus be, for example, a functional system that is irrelevant to driving operation, such as a comfort system, an operating system and/or an information system of the motor vehicle. Such a comfort system can include, for example, a seat motor for adjusting a motor vehicle seat, a window winder and/or ventilation as functional components. Such an operating system can include, for example, a multimedia interface (MMI), a touchpad and/or other operating elements such as buttons or rotary wheels as functional components. Such an information system can include, for example, a loudspeaker and/or a microphone and/or a display as a functional component. In contrast to this, a second of the functional systems can be a functional system relevant to driving operation, such as a driver assistance system, a braking system, a steering system, a lighting system or a drive system.

Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben. Die Ausführungsformen sind vorliegend insbesondere in Bezug auf die erfindungsgemäße Zentralrecheneinheit bezogen. Zu der Erfindung gehören aber natürlich auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie im Folgenden im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zentralrecheneinheit beschrieben werden.The invention also includes embodiments that result in additional advantages. In the present case, the embodiments relate in particular to the central processing unit according to the invention. Of course, the invention also includes developments of the motor vehicle according to the invention and the method according to the invention, which have features as are described below in connection with the developments of the central processing unit according to the invention.

In den folgenden Ausführungsformen geht es nun zunächst um Ausgestaltungsmöglichkeiten für die jeweilige Anschlussschnittstelle. Dazu ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die jeweilige Anschlussschnittstelle selbst wiederum modular an die jeweils angeschlossene Funktionskomponente anpassbar ist. Diese Modularität wird dadurch realisiert, indem für mehrere unterschiedliche Komponententypen jeweils Konfigurationsdaten betreffend einen Befehlssatz, also Steuerbefehle und/oder ein Kommunikationsprotokoll und/oder elektrische Betriebswerte bereitgestellt sind. Dabei ist die Prozessoreinrichtung ausgebildet, bei Anschließen der jeweiligen Funktionskomponente mittels der Erkennungsroutine die der Funktionskomponente zugeordneten Konfigurationsdaten zu bestimmen und die Anschlussschnittstelle in Abhängigkeit von den Konfigurationsdaten zur Datenübertragung zu konfigurieren. Insbesondere betrifft die Datenübertragung somit nicht nur Steuerdaten, sondern kann auch eine elektrische Energieversorgung der jeweiligen Funktionskomponente beinhalten. Das heißt, die Zentralrecheneinheit kann neben der Steuerung zusätzlich oder alternativ auch für die Energieversorgung der Funktionskomponente zuständig sein.In the following embodiments, it is now initially a matter of configuration options for the respective connection interface. For this purpose, one embodiment of the invention provides that the respective connection interface itself can in turn be modularly adapted to the functional component connected in each case. This modularity is realized in that configuration data relating to a command set, ie control commands and/or a communication protocol and/or electrical operating values, are provided for a number of different component types. The processor device is designed to determine the configuration data assigned to the functional component by means of the recognition routine when the respective functional component is connected and to configure the connection interface depending on the configuration data for data transmission. In particular, the data transmission therefore not only relates to control data, but can also include an electrical power supply for the respective functional component. This means that the central processing unit can also be responsible for the energy supply of the functional component in addition to the controller or as an alternative.

Anders ausgedrückt, umfasst die Zentralrecheneinheit somit eine Vielzahl an mechanisch gleichartig ausgestalteten Anschlussschnittstellen, die zum einzelnen Anschließen für mehrere unterschiedliche Funktionskomponententypen genutzt werden kann. Mittels der Prozessoreinrichtung kann die jeweilige Anschlussschnittstelle individuell, insbesondere in Bezug auf elektrische Eigenschaften, an die jeweils angeschlossene Funktionskomponente angepasst werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Anzahl an in ihrem Anschlusstyp unterschiedlich ausgestalteten Anschlussschnittstellen reduziert werden kann.In other words, the central processing unit thus comprises a large number of connection interfaces which are mechanically of the same design and which can be used for the individual connection of a number of different types of functional components. The respective connection interface can be adapted individually, in particular with regard to electrical properties, to the respectively connected functional component by means of the processor device. This results in the advantage that the number of connection interfaces configured differently in terms of their connection type can be reduced.

Um die Konfigurationsdaten zu ermitteln oder bestimmen, kann zum Beispiel ein aktuell zum Betreiben der Funktionskomponente benötigtes Betriebssystem oder Steuersystem von der Erkennungsroutine abgefragt oder von der angeschlossenen Funktionskomponente mitgeteilt werden. Zusätzlich oder alternativ kann dazu zum Beispiel auch der Komponententyp und eine Modell- oder Fabriknummer der Funktionskomponente bestimmt werden.In order to ascertain or determine the configuration data, an operating system or control system currently required to operate the functional component can, for example, be queried by the recognition routine or communicated by the connected functional component. Additionally or alternatively, for example, the component type and a model or serial number of the functional component can also be determined.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung betreffend die jeweilige Anschlussschnittstelle ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass wenigstens zwei, das heißt zwei oder mehrere der Anschlussschnittstellen, in einer Extendereinheit (Anschlussschnittstellenerweiterung) zum gemeinsamen gleichzeitigen elektrischen Anschließen von wenigstens zwei Funktionskomponenten ausgebildet sind. Die Extendereinheit ist dabei über eine gemeinsame Verbindungsleitung, zum Beispiel über eine sogenannte PCIe (Peripheral Component Interconnect Express)-Leitung und über eine gemeinsame Verbindungsschnittstelle mit der Prozessoreinrichtung verschaltet ist.In a further embodiment of the invention relating to the respective connection interface, it is additionally or alternatively provided that at least two, i.e. two or more of the connection interfaces, are formed in an extender unit (connection interface extension) for the common simultaneous electrical connection of at least two functional components. The extender unit is connected to the processor device via a common connecting line, for example via a so-called PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) line and via a common connecting interface.

Anders ausgedrückt, ist die Extendereinheit ausgebildet, die Kommunikation oder Datenübertragung von mehreren Anschlussschnittstellen zusammenzufassen und über eine geeignete Kommunikationsstrecke, also die vorgenannte Verbindungsleitung, an die Zentralrecheneinheit und insbesondere die Prozessoreinrichtung zu übertragen. Durch die Extendereinheit werden die Anschlussschnittstellen somit wie Satelliten nach außen oder weiter entfernt von der Prozessoreinrichtung ausgelagert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch im Kraftfahrzeug weiter entferne Funktionskomponenten besonders einfach und insbesondere mit geringen Datenverlusten an die Zentralrecheneinheit anschließbar sind.In other words, the extender unit is designed to combine the communication or data transmission from a number of connection interfaces and to transmit it to the central processing unit and in particular the processor device via a suitable communication path, ie the aforementioned connection line. Through the extender unit, the connection interfaces are thus swapped out like satellites to the outside or further away from the processor device. This results in the advantage that functional components that are further away in the motor vehicle can also be connected to the central processing unit in a particularly simple manner and in particular with little loss of data.

Insbesondere können die Verbindungsleitung und die Verbindungsschnittstelle als High-Speed-Leitung beziehungsweise High-Speed-Schnittstelle ausgebildet sein. Mit High-Speed ist dabei insbesondere eine Datenübertragung mit einer Datenrate von mehr als 3 Gbit/s, insbesondere zwischen 12 bis 20 Gbit/s ausgebildet sein. Zum Beispiel kann es sich bei der vorgenannten Verbindungsleitung um die vorgenannte PCIe-Leitung und der Verbindungsschnittstelle um eine PCIe-Schnittstelle handelnIn particular, the connecting line and the connecting interface can be designed as a high-speed line or high-speed interface. High-speed is in particular a data transmission with a data rate of more than 3 Gbit/s, in particular between 12 and 20 Gbit/s. For example, the aforementioned connection line can be the aforementioned PCIe line and the connection interface can be a PCIe interface

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung betreffend die jeweilige Anschlussschnittstelle ist vorgesehen, dass die zumindest eine für mehrere vorbestimmte Komponententypen standardisierte Anschlussschnittstelle eine erste Schnittstellengruppe darstellt. Zudem umfasst die Zentralrecheneinheit zusätzlich zu der ersten Schnittstellengruppe noch zumindest eine weitere, das heißt, eine oder mehrere weitere solcher Schnittstellengruppen, die mit einer zu der ersten Schnittstellengruppe jeweils anderen mechanischen und/oder elektrischen Standardisierung für jeweils anderen Komponententypen ausgebildet ist.In a further embodiment of the invention relating to the respective connection interface, it is provided that the at least one connection interface standardized for a plurality of predetermined component types represents a first interface group. In addition to the first interface group, the central processing unit also includes at least one more, i.e. one or more more such interface groups, which is designed with a different mechanical and/or electrical standardization for different component types than the first interface group.

Anders ausgedrückt, sind die Anschlussschnittstellen der Zentralrecheneinheit in unterschiedliche Gruppen eingeteilt und je nach Gruppe für vorbestimmte Typen an Funktionskomponenten standardisiert oder kategorisiert. Die Schnittstellengruppen können sich dabei beispielsweise mechanisch in der Anzahl ihrer Anschlusspole oder Pins, in ihrer Leitungsdicke und/oder ihrer Form unterscheiden. Auch eine elektrische Unterscheidung nach bereitstellbarer Stromstärke und/oder maximaler Datenübertragungsrate ist möglich. Die Schnittstellengruppen können zum Beispiel unterteilt sein in Hochvolt- oder Niedervoltschnittstellen für jeweilige Hochvolt- oder Niedervoltkomponenten. Zusätzlich oder alternativ kann eine Schnittstellengruppe für Anzeige- und/oder Audiokomponenten, wie beispielsweise Lautsprecher, Mikrofone oder Displays vorgesehen sein. Denkbar ist zusätzlich oder alternativ auch eine Unterscheidung der Schnittstellengruppen nach maximal bereitstellbarer Datenübertragungsrate. Für datenintensive Funktionskomponenten, auch als High-Speed-Komponenten bezeichnet, wie beispielsweise ein Videosystem, ein Radarsystem oder ein Lidarsystem, kann somit eine separate Schnittstellengruppe, insbesondere mit High-Speed-Anschlussschnittstellen vorgesehen sein.In other words, the connection interfaces of the central processing unit are divided into different groups and, depending on the group, standardized or categorized for predetermined types of functional components. The interface groups can, for example, differ mechanically in the number of their connection poles or pins, in their line thickness and/or their shape. An electrical distinction based on the current strength that can be provided and/or the maximum data transmission rate is also possible. For example, the interface groups can be divided into high-voltage or low-voltage interfaces for respective high-voltage or low-voltage components. Additionally or alternatively, an interface group can be provided for display and/or audio components, such as loudspeakers, microphones or displays. In addition or as an alternative, it is also conceivable to differentiate between the interface groups according to the maximum data transmission rate that can be provided. A separate interface group, in particular with high-speed connection interfaces, can thus be provided for data-intensive functional components, also referred to as high-speed components, such as a video system, a radar system or a lidar system.

Als nächstes wird im Zusammenhang mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung näher auf das vorgenannte Signalrouting eingegangen. Dazu ist vorgesehen, dass die Zentralrecheneinheit dazu eingerichtet ist, mittels des Signalroutings die an die jeweilige Anschlussschnittstelle aktuell angeschlossene Funktionskomponente gleichzeitig oder abwechselnd für mehrere Steuerprogramme unterschiedlicher Funktionssysteme zur Verfügung zu stellen. Anders ausgedrückt, können somit mehrere Funktionssysteme auf dieselbe Funktionskomponente zugreifen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sowohl Kosten als auch Bauraum eingespart werden können.Next, the aforementioned signal routing will be discussed in more detail in connection with a further embodiment of the invention. For this purpose, it is provided that the central processing unit is set up to make the functional component currently connected to the respective connection interface available simultaneously or alternately for a plurality of control programs of different functional systems by means of signal routing. In other words, multiple functional systems can access the same functional component. This results in the advantage that both costs and installation space can be saved.

Im Zusammenhang mit den vorgenannten Beschreibungsdaten, die den Steuerprogrammen vorzugsweise als Katalog umfassend und/oder beschreibend die aktuell angeschlossenen Funktionskomponenten bereitgestellt werden, ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zumindest eines der Steuerprogramme eine jeweilige Betriebsroutine für zumindest zwei unterschiedliche Konstellationen von Anschlüssen und Komponententypen aufweist. Weiterhin ist die Prozessoreinrichtung zum Beispiel durch Ausführen der Erkennungsroutine dazu ausgebildet, anhand der Beschreibungsdaten zu erkennen, welche Konstellation aktuell vorhanden, also angeschlossen, ist und daraufhin die zugehörige Betriebsroutine für das Steuerprogramm auszuwählen und auszuführen. Mit anderen Worten passt sich das Steuerprogramm an die aktuell vorhandene oder angeschlossene Funktionskomponente an.In connection with the aforementioned descriptive data, which is provided to the control programs preferably as a catalog containing and/or describing the currently connected functional components, a further embodiment of the invention provides that at least one of the control programs has a respective operating routine for at least two different constellations of connections and has component types. Furthermore, the processor device is designed, for example by executing the recognition routine, to use the descriptive data to recognize which constellation is currently present, ie connected, and then to select and execute the associated operating routine for the control program. In other words, the control program adapts to the currently available or connected functional component.

In Bezug auf die Ausgestaltung der Prozessoreinrichtung ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Prozessoreinrichtung in einer zentralrecheneinheitexternen Servervorrichtung ausgebildet ist und die Zentralrecheneinheit eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle zur Datenübertragung zwischen der Prozessoreinrichtung und der wenigstens einen Anschlussschnittstelle aufweist.With regard to the configuration of the processor device, a further embodiment of the invention provides that the processor device is embodied in a server device external to the central processing unit and the central processing unit has a wireless communication interface for data transmission between the processor device and the at least one connection interface.

Anders ausgedrückt, kann die Datenverarbeitungslogik der Zentralrecheneinheit somit auf ein Backend ausgelagert werden. Die Auswertung der Daten der Funktionskomponenten und zum Beispiel das Erzeugen eines zugeordneten Steuersignals kann somit beispielsweise cloudbasiert erfolgen. Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle der Zentralrecheneinheit kann zum Beispiel als High-Speed-WLAN (Wireless Local Area Network) und/oder High-Speed-Mobilfunk-Schnittstelle ausgebildet sein.In other words, the data processing logic of the central processing unit can thus be outsourced to a backend. The evaluation of the data of the functional components and, for example, the generation of an associated control signal can therefore be cloud-based, for example. The wireless communication interface of the central processing unit can be embodied, for example, as a high-speed WLAN (Wireless Local Area Network) and/or a high-speed mobile communications interface.

In der folgenden Ausführungsform sind schließlich noch vorteilhaften Ausgestaltungsmöglichkeiten für die jeweilige Funktionskomponente zusammengefasst. Bevorzugt ist die zumindest eine Funktionskomponente zum Beispiel als Sensor und/oder Aktuator (Aktor) und/oder Multimediainterface und/oder Display und/oder Kommunikationseinheit, wie beispielsweise ein Antennenmodul oder ein ähnliches Kommunikationsmodul, ausgebildet ist.Finally, advantageous configuration options for the respective functional component are summarized in the following embodiment. The at least one functional component is preferably designed, for example, as a sensor and/or actuator (actuator) and/or multimedia interface and/or display and/or communication unit, such as an antenna module or a similar communication module.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Elektronikarchitektur, die eine Zentralarchitektur einer Zentralrecheneinheit zum Betreiben von wenigstens zwei Funktionssystemen umfasst; und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufdiagramms zum Betreiben einer solchen Zentralrecheneinheit.
Exemplary embodiments of the invention are described below. For this shows:
  • 1 a schematic representation of a motor vehicle with an electronic architecture that includes a central architecture of a central processing unit for operating at least two functional systems; and
  • 2 a schematic representation of a method flowchart for operating such a central processing unit.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Elektronikarchitektur 11 (Bordnetz) zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 10. Die Elektronikarchitektur 11 umfasst vorliegend beispielhaft zwei unterschiedliche Funktionssysteme 20, 30. Natürlich kann eine solche Elektronikarchitektur 11 zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 10 auch mehr als zwei Funktionssysteme, insbesondere eine Vielzahl an gleichartigen und/oder unterschiedlichen Funktionssystemen 20, 30 umfassen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die Funktionssysteme 20, 30 insbesondere in ihrem Typ und ihrer Relevanz für den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 10. Das erste der Funktionssysteme 20 ist als Kamerasystem 20 für das Kraftfahrzeug 10 ausgebildet. Bevorzugt kann dieses Kamerasystem 20 Teil eines Fahrerassistenzsystems für das Kraftfahrzeug, wie zum Beispiel einen Spurhalteassistenten oder einen Einparkassistenten sein. Somit handelt es sich bei dem ersten Funktionssystem um ein fahrbetriebsrelevantes Funktionssystem. Als Funktionskomponente 21 umfasst das Kamerasystem 20 dabei eine Kamera, welche mit einem zugeordneten Steuerprogramm 22 steuerbar ist. Im Gegensatz dazu ist das zweite der Funktionssysteme 30 als Fensterhebersystem 30 für das Kraftfahrzeug 10 ausgebildet. Ein solches Fensterhebersystem 30 stellt ein Komfortsystem für das Kraftfahrzeug 10 dar und ist somit für den Fahrbetrieb an sich vorrangig irrelevant. Als Funktionskomponente 31 umfasst das Fensterhebersystem 30 dabei ein Fensterhebermodul 31, zum Beispiel mit einem Fensterhebermotor, welches mittels eines zugeordneten Steuerprogramms 32 steuerbar ist. 1 shows a schematic representation of a motor vehicle 10 with an electronic architecture 11 (board network) for operating the motor vehicle 10. The electronic architecture 11 in the present example includes two different functional systems 20, 30. Of course, such an electronic architecture 11 for operating the motor vehicle 10 can also have more than two functional systems, in particular a large number of functional systems 20, 30 of the same type and/or different. In the present exemplary embodiment, the functional systems 20, 30 differ in particular in terms of their type and their relevance to the driving operation of the motor vehicle 10. The first of the functional systems 20 is designed as a camera system 20 for the motor vehicle 10. This camera system 20 can preferably be part of a driver assistance system for the motor vehicle, such as a lane departure warning system or a parking assistant. The first functional system is therefore a functional system relevant to driving operation. The camera system 20 comprises a camera as a functional component 21 which can be controlled with an assigned control program 22 . In contrast to this, the second of the functional systems 30 is designed as a window lifter system 30 for the motor vehicle 10 . Such a window lifter system 30 represents a comfort system for the motor vehicle 10 and is therefore primarily irrelevant for the driving operation itself. The window regulator system 30 comprises a window regulator module 31 as a functional component 31 , for example with a window regulator motor, which can be controlled by means of an associated control program 32 .

Um die Funktionssysteme 20, 30 zu betreiben, zum Beispiel durch Ausführen der Steuerprogramme, umfasst die Elektronikarchitektur 11 zusätzlich eine Zentralrecheneinheit 40. Wie aus 1 ersichtlich, ist die Zentralrecheneinheit 40 zum Betreiben der Funktionssysteme 20, 30 dabei in einer Zentralarchitektur realisiert. Das heißt, die Zentralrecheneinheit 40 übernimmt in der Elektronikarchitektur 11 des Kraftfahrzeugs 10 eine Intelligenz oder Hauptfunktion für die Funktionssysteme 20, 30, insbesondere deren Funktionskomponenten 21, 31. Die Funktionssysteme 20, 30 können somit dumm gehalten werden und brauchen keine eigenen Steuergeräte für den bestimmungsgemäßen Betrieb des jeweiligen Funktionssystems 20, 30.In order to operate the functional systems 20, 30, for example by executing the control programs, the electronic architecture 11 additionally includes a central processing unit 40. As shown in FIG 1 As can be seen, the central processing unit 40 for operating the functional systems 20, 30 is implemented in a central architecture. That is, the central processing unit 40 takes over an intelligence or main function for the functional systems 20, 30, in particular their functional components 21, 31 in the electronic architecture 11 of the motor vehicle 10. The functional systems 20, 30 can therefore be kept dumb and do not need their own control devices for the intended purpose Operation of the respective function system 20, 30.

Zum Betreiben in der jeweiligen Hauptfunktion umfasst die Zentralrecheneinheit 40 vorliegend genau eine Prozessoreinrichtung 50. Die Prozessoreinrichtung 50 ist vorliegend beispielhaft als Mikrocontroller in Form einer integrierten Schaltung (IC) oder eines System-on-a-Chip (SoC) ausgebildet und in bekannter Weise auf einer Leiterplatte 43 der Zentralrecheneinheit 40 angeordnet und in geeigneter Weise verschaltet. In einem nicht dargestellten Datenspeicher dieser Prozessoreinrichtung 50 sind dabei die vorgenannten Steuerprogramme 22, 32 hinterlegt. Durch Auslesen aus dem Datenspeicher und Verarbeiten der Steuerprogramme 22, 32 mittels der Prozessoreinrichtung 50 kann somit die jeweilige an die Zentralrecheneinheit 40 aktuell angeschlossene Funktionskomponente 21, 31 gesteuert werden. Mit Steuern ist vorliegend insbesondere eine bidirektionale Datenübertragung gemeint. Das heißt, es können zum Beispiel Steuerdaten oder Steuersignale S von der Prozessoreinrichtung 50 an die jeweilige Funktionskomponente 21, 31 übertragen werden und umgekehrt Sensordaten oder Betriebsdaten von der jeweilige Funktionskomponente 21, 31 an die Prozessoreinrichtung 50 übertragen werden.In the present case, the central processing unit 40 comprises exactly one processor device 50 for operation in the respective main function arranged on a printed circuit board 43 of the central processing unit 40 and connected in a suitable manner. The aforementioned control programs 22, 32 are stored in a data memory (not shown) of this processor device 50. By reading out from the data memory and processing the control programs 22, 32 by means of the processor device 50, the respective functional component 21, 31 currently connected to the central processing unit 40 can thus be controlled. In the present case, control means in particular a bidirectional data transmission. This means that, for example, control data or control signals S can be transmitted from the processor device 50 to the respective functional component 21, 31 and, conversely, sensor data or operating data can be transmitted from the respective functional component 21, 31 to the processor device 50.

Um die Zentralrecheneinheit 40 nun in der vorgenannten Zentralarchitektur mit der jeweiligen Funktionskomponente 21, 31 zur Datenübertragung für den Betrieb zu koppeln, weist die Leiterplatte 43, wie in 1 gezeigt, mehrere Anschlussschnittstellen, vorliegend insbesondere vier Anschlussschnittstellen 41, auf. Vorliegend handelt es sich bei den dargestellten Anschlussschnittstellen 41 um sogenannte I/O-Ports oder Steckverbindungsanschlüsse. Jede der Anschlussschnittstellen 41 ist dabei für mehrere vorbestimmte Komponententypen von Funktionskomponenten 21, 31 standardisiert. Je nach Standardisierung sind die Anschlussschnittstellen 41 dabei in jeweilige Schnittstellengruppen 411, 412 unterteilt. Das heißt, die Anschlussschnittstellen 41 sind je nach anschließbarem Komponententypen einer jeweiligen Schnittstellengruppe 411, 412 zugeordnet. Innerhalb der Schnittstellengruppe 411, 412 weisen die zugehörigen Anschlussschnittstellen 41 dabei jeweils eine gleiche oder gemeinsame elektrische und mechanische Ausgestaltung auf. Die Standardisierung, also die elektrische und mechanische Ausgestaltung, der jeweiligen Anschlussschnittstellen 41 in einer Schnittstellengruppe 411, 412 ist somit an eine vorbestimmte Gruppe an Komponententypen angepasst. Vorliegend weist die Anschlussschnittstelle 41 zum Anschließen der Kamera 21 dabei eine andere Standardisierung auf als die Anschlussschnittstelle 41 zum Anschließen des Fensterhebermoduls 31. Die Anschlussschnittstelle für das Fensterhebermodul 31 ist somit einer ersten Schnittstellengruppe 411 zugeordnet, während die Anschlussschnittstelle 41 für die Kamera 21 vorliegend einer zweiten Schnittstellengruppe 412 zugeordnet ist. Bei den Anschlussschnittstellen 41 der ersten Schnittstellengruppe 411 kann es sich zum Beispiel um Standard USB-Ports mit einer Datenübertragungsrate kleiner als 3 Gbit/s handeln . Im Gegensatz dazu kann es sich bei den Anschlussschnittstellen 41 der zweiten Schnittstellengruppe 412 beispielsweise um High-Speed-USB-Ports mit einer Datenübertragungsrate größer als 3 Gbit/s handeln. In 1 ist die unterschiedliche Standardisierung oder Zuordnung zu den Schnittstellengruppen beispielhaft durch eine unterschiedliche Form der Anschlussschnittstellen 41 verdeutlicht. Insgesamt können somit unterschiedliche Funktionskomponente innerhalb einer Gruppe an eine beliebige Anschlussschnittstelle 41 der zugeordneten Schnittstellengruppe 411, 412 angeschlossen werden.In order to now couple the central processing unit 40 in the aforementioned central architecture with the respective functional component 21, 31 for data transmission for operation, the printed circuit board 43, as in 1 shown, several connection interfaces, present in particular four connection interfaces 41 on. In the present case, the connection interfaces 41 shown are so-called I/O ports or plug-in connection connections. Each of the connection interfaces 41 is standardized for several predetermined component types of functional components 21, 31. Depending on the standardization, the connection interfaces 41 are divided into respective interface groups 411, 412. This means that the connection interfaces 41 are assigned to a respective interface group 411, 412 depending on the component types that can be connected. Within the interface group 411, 412, the associated connection interfaces 41 each have an identical or common electrical and mechanical configuration. The standardization, ie the electrical and mechanical design, of the respective connection interfaces 41 in an interface group 411, 412 is thus adapted to a predetermined group of component types. In the present case, the connection interface 41 for connecting the camera 21 has a different standardization than the connection interface 41 for connecting the window regulator module 31. The connection interface for the window regulator module 31 is therefore assigned to a first interface group 411, while the connection interface 41 for the camera 21 is assigned to a second group in the present case Interface group 412 is assigned. The connection interfaces 41 of the first interface group 411 can be, for example, standard USB ports with a data transfer rate of less than 3 Gbit/s. In contrast to this, the connection interfaces 41 of the second interface group 412 can be, for example, high-speed USB ports with a data transmission rate greater than 3 Gbit/s. In 1 the different standardization or assignment to the interface groups is illustrated by a different form of the connection interfaces 41 by way of example. Overall, different functional components within a group can be connected to any connection interface 41 of the associated interface group 411, 412.

Um dann auch noch das passende Steuerprogramm 22, 32, also die elektrische Verknüpfung und Steuerung für die jeweils angeschlossene Funktionskomponente 21, 31 auszuwählen, sind sowohl die Zentralrecheneinheit 40 als auch die jeweilige Anschlussschnittstelle 41 modular ausgebildet. Dazu umfasst die Zentralrecheneinheit 40 eine Erkennungsroutine 51, um die an der jeweiligen Anschlussschnittstelle 41 aktuell angeschlossene Funktionskomponente 21, 31 zu erkennen. Zum Durchführen der Erkennungsroutine 51 kann die Prozessoreinrichtung 50 beispielsweise ein in 1 nicht dargestelltes Erkennungsmodul aufweisen. Durch Ausführen der Erkennungsroutine 51 kann die Prozessoreinrichtung 50 somit Beschreibungsdaten B für die jeweils angeschlossene Funktionskomponente 21, 31 ermitteln. Bei den Beschreibungsdaten B kann es sich zum Beispiel um einen Komponententyp und/oder eine Fabriknummer und/oder eine Modellnummer oder ein sonstiges Identifikationsmerkmal handeln. Zum Ermitteln kann die Prozessoreinrichtung 50 diese Beschreibungsdaten B beispielsweise von der jeweiligen Funktionskomponente 21, 31 abfragen oder die Funktionskomponente 21, 31 kann die Beschreibungsdaten B beim Anschließen an die Zentralrecheneinheit 40 übermitteln.In order to then also select the appropriate control program 22, 32, ie the electrical linkage and control for the respectively connected functional component 21, 31, both the central processing unit 40 and the respective connection interface 41 are of modular design. For this purpose, the central processing unit 40 includes a recognition routine 51 in order to recognize the functional component 21 , 31 currently connected to the respective connection interface 41 . To carry out the recognition routine 51, the processor device 50 can, for example, use an in 1 have not shown detection module. By executing the recognition routine 51, the processor device 50 can thus determine description data B for the respective functional component 21, 31 connected. The descriptive data B can be, for example, a component type and/or a serial number and/or a model number or some other identification feature. To determine this, the processor device 50 can request this description data B from the respective functional component 21, 31, for example, or the functional component 21, 31 can transmit the description data B to the central processing unit 40 when it is connected.

Die ermittelten Beschreibungsdaten B werden dann zum Beispiel als ein Katalog der aktuell angeschlossenen Funktionskomponenten den Steuerprogrammen 22, 32 bereitgestellt. Dadurch ist den Steuerprogrammen 22, 32 somit bekannt, welche Typen und wie viele Funktionskomponenten 21, 22 gerade an der Zentralrecheneinheit 40 zum Betreiben angeschlossen sind. Dadurch ist es möglich, ein Signalrouting 52 zwischen dem jeweiligen Steuerprogramm 22, 32 und der zumindest einen Anschlussschnittstelle 41, an der die jeweils zugeordnete Funktionskomponente 21, 31 angeschlossen ist, durchzuführen. Mit Signalrouting ist dabei insbesondere eine elektrische Verknüpfung oder Verschaltung der Anschlussschnittstelle 41, an welche die jeweilige Funktionskomponente 21, 31 angeschlossen ist, und dem zugeordneten Steuerprogramm 22, 32 zur Datenübertragung gemeint. In 1 wird vorliegend bei Ausführen der Erkennungsroutine 51 durch das Signalrouting beispielsweise die Kamera 21 mit dem ersten Steuerprogramm 22 und das Fensterhebermodul 31 mit dem zweiten Steuerprogramm 32 verknüpft. Alternativ zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wäre aber natürlich auch eine Verknüpfung von mehreren Steuerprogrammen 22, 32 mit einer Funktionskomponente 21, 31 und/oder einem Steuerprogramm 22, 32 mit mehreren Funktionskomponenten 21, 31 denkbar.The descriptive data B determined are then made available to the control programs 22, 32, for example as a catalog of the currently connected functional components. As a result, the control programs 22, 32 know which types and how many functional components 21, 22 are currently connected to the central processing unit 40 for operation. This makes it possible to carry out signal routing 52 between the respective control program 22, 32 and the at least one connection interface 41 to which the respectively assigned functional component 21, 31 is connected. In this case, signal routing means in particular an electrical linkage or interconnection of the connection interface 41 to which the respective functional component 21, 31 is connected and the associated control program 22, 32 for data transmission. In 1 For example, the camera 21 is linked to the first control program 22 and the window lifter module 31 to the second control program 32 when the recognition routine 51 is executed by the signal routing. As an alternative to the in 1 However, in the exemplary embodiment shown, linking a plurality of control programs 22, 32 to a functional component 21, 31 and/or a control program 22, 32 to a plurality of functional components 21, 31 would of course also be conceivable.

Mit den ermittelten Beschreibungsdaten B kann nun auf die jeweilige Anschlussschnittstelle 41 modular eine jeweils angeschlossene Funktionskomponente 21, 31 angepasst werden. Dazu ermittelt die Prozessoreinrichtung 50 für die jeweils angeschlossenen Funktionskomponenten 21, 31 sogenannte Konfigurationsdaten K. Diese Konfigurationsdaten K können beispielsweise einen jeweiligen Befehlssatz oder Steuerbefehl und/oder ein Kommunikationsprotokoll und/oder elektrische Betriebswerte und/oder eine Anschlusskontaktbelegung für die jeweilige Anschlussschnittstelle 41 umfassen. Ist die jeweilige Anschlussschnittstelle 41 beispielsweise mehrpolig mit einer Vielzahl an Anschlusskontakten ausgebildet, können mittels der Konfigurationsdaten somit beispielsweise diejenigen Anschlusskontakte oder Pins aktiviert beziehungsweise deaktiviert werden, die für den Betrieb der angeschlossenen Funktionskomponente 21, 31 benötigt werden. Die Konfigurationsdaten K kann die Prozessoreinrichtung 50 beispielsweise von der jeweils angeschlossenen Funktionskomponente 21, 31 abfragen. Alternativ kann die Prozessoreinrichtung 50 beispielsweise auch eine in 1 nicht dargestellte Kommunikationseinheit oder Kommunikationsschnittstelle umfassen und die Konfigurationsdaten K beispielsweise in bekannter Weise über einen Internetzugang auf eine Anfrage hin zur Verfügung gestellt bekommen.With the descriptive data B determined, a respectively connected functional component 21, 31 can now be modularly adapted to the respective connection interface 41. For this purpose, the processor device 50 determines so-called configuration data K for the respectively connected functional components 21, 31. This configuration data K can include, for example, a respective command set or control command and/or a communication protocol and/or electrical operating values and/or a connection contact assignment for the respective connection interface 41. If the respective connection interface 41 is, for example, multi-pole with a large number of connection contacts, the configuration data can be used to activate or deactivate those connection contacts or pins that are required for the operation of the connected functional component 21, 31. The configuration data K can be processed by the processor device 50 for example, from the functional component 21, 31 connected in each case. Alternatively, the processor device 50 can, for example, also have an in 1 include communication unit or communication interface, not shown, and get the configuration data K, for example, in a known manner via internet access on request.

Wie in 1 gezeigt, braucht die jeweilige Anschlussschnittstelle 41 jedoch nicht direkt an der Leiterplatte 43, welche auch die Prozessoreinrichtung 50 umfasst, ausgebildet sein. Stattdessen können zum Beispiel zwei oder mehr Anschlussschnittstellen 41 in einer Extendereinheit 60 zum gemeinsamen oder gleichzeitigen elektrischen Anschließen von wenigstens zwei Funktionskomponenten ausgebildet sein. Die Extendereinheit 60 ist dabei über eine gemeinsame Verbindungsleitung 44 zu der Hauptplatine, also der Leiterplatte 43, hin geführt. Die Verbindungsleitung 44 kann beispielsweise als sogenannte PCIe-Leitung ausgebildet sein. Zum Verschalten mit der Prozessoreinrichtung 50 umfasst die Leiterplatte 43 dann zusätzlich noch eine Verbindungsschnittstelle 42. Bevorzugt sind die Verbindungsleitung 44 und die Verbindungsschnittstelle 42 dabei für eine High-Speed-Datenübertragung ausgelegt. Das heißt, es können bevorzugt Daten mit bis zu 20 Gbit/s über die Verbindungsleitung 44 übertragen werden.As in 1 shown, the respective connection interface 41 does not have to be formed directly on the printed circuit board 43, which also includes the processor device 50. Instead, for example, two or more connection interfaces 41 can be formed in an extender unit 60 for the common or simultaneous electrical connection of at least two functional components. The extender unit 60 is routed via a common connecting line 44 to the main circuit board, that is to say the circuit board 43 . The connecting line 44 can be in the form of a so-called PCIe line, for example. For connection to the processor device 50, the printed circuit board 43 then also includes a connection interface 42. The connection line 44 and the connection interface 42 are preferably designed for high-speed data transmission. This means that data can preferably be transmitted via the connecting line 44 at up to 20 Gbit/s.

Durch die Ausbildung der Elektronikarchitektur 11 des Kraftfahrzeugs 10 als modulare Zentralarchitektur können somit Funktionskomponenten 21, 22 beliebig angeschlossen werden. Dadurch entsteht insbesondere ein geringerer Verkabelungsaufwand, wodurch Gewicht und auch Energie für den Betrieb der Funktionskomponenten eingespart werden kann. Zudem wird die Verarbeitung der Daten zentral in der Prozessoreinrichtung 50 zusammengefasst, sodass Rechenleistung eingespart werden kann. Dadurch kann auch flexibel und umfassend auf alle Anschlussschnittstellen zugegriffen werden, wodurch Funktionen oder Software für die einzelnen Funktionssysteme 20, 30 besonders einfach erweitert oder aktualisiert werden kann.The design of the electronic architecture 11 of the motor vehicle 10 as a modular central architecture means that functional components 21, 22 can be connected as desired. In particular, this results in less cabling effort, as a result of which weight and also energy for the operation of the functional components can be saved. In addition, the processing of the data is combined centrally in the processor device 50, so that computing power can be saved. As a result, all connection interfaces can also be accessed flexibly and comprehensively, as a result of which functions or software for the individual function systems 20, 30 can be expanded or updated particularly easily.

2 zeigt für den Betrieb der Zentralrecheneinheit 40, wie sie beispielhaft in 1 dargestellt ist, noch einmal ein schematisches Ablaufdiagramm. Im angeschlossenen Zustand einer jeweiligen Funktionskomponente 21, 31 an der entsprechenden Anschlussschnittstelle 41 wird dabei in einem Schritt 1 zunächst die Erkennungsroutine 51 ausgeführt. Es wird also die jeweils aktuelle angeschlossene Funktionskomponente 21, 31 erkannt. In einem Schritt S2 werden anschließend die Beschreibungsdaten der aktuell angeschlossenen Funktionskomponente an das jeweilige Steuerprogramm oder die Steuerprogramme 22, 32 bereitgestellt. In einem Schritt S3 erfolgt schließlich das zuvor beschriebene Signalrouting zwischen dem jeweiligen Steuerprogramm 22, 32 und der jeweiligen Anschlussschnittstelle 41. 2 shows for the operation of the central processing unit 40, as shown by way of example in 1 is shown, once again a schematic flowchart. When a respective functional component 21, 31 is connected to the corresponding connection interface 41, the detection routine 51 is first executed in a step 1. The currently connected functional component 21, 31 is thus recognized. In a step S2, the description data of the currently connected functional component are then made available to the respective control program or control programs 22, 32. Finally, in a step S3, the previously described signal routing takes place between the respective control program 22, 32 and the respective connection interface 41.

Insgesamt zeigen die vorliegenden Ausführungsbeispiele somit eine zentrale modulare Fahrzeugelektronikarchitektur. In der Architektur befindet sich ein zentraler Hauptrechner (Zentralrecheneinheit 40), an welchem bevorzugt alle Funktionssysteme 20, 30 aus verschiedenen oder unterschiedlichen Fahrzeugbereichen angeschlossen sind und zusammenlaufen. Die Funktionskomponenten 21, 31 der Funktionssysteme 20, 30, also insbesondere deren Sensoren und Aktuatoren, werden dabei so wenig wie möglich intelligent gehalten, um alle vorstellbaren Funktionen für den Betrieb des jeweiligen Funktionssystems 20, 30 so flexibel wie möglich im zentralen Hauptrechner als Software durch die Steuerprogramme 22, 23 umsetzen zu lassen. Anders ausgedrückt werden die Hauptfunktionen der Funktionssysteme 20, 30 also alle im Hauptrechner prozessiert. Nur Basisfunktionen, wie zum Beispiel Diagnosen oder funktionale Sicherheitsfunktionen können in den Funktionssystemen selbst umgesetzt werden. An den Hauptrechner werden die Funktionskomponenten 21, 31 über standardisierte Anschlussschnittstellen 41 entweder direkt oder über die vorgenannte Extendereinheit 60 angeschlossen. Die Anschlussschnittstellen 41 übernehmen neben der Datenübertragung für den Betrieb des jeweiligen Funktionssystems 20, 30 bevorzugt auch die Energieversorgung, dessen Sensoren und Aktoren. Dadurch, dass die Anschlussschnittstellen 41 standardisiert ausgebildet sind, können somit die Funktionskomponenten flexibel an eine beliebige Anschlussschnittstelle 41 an dem Hauptrechner angeschlossen werden. Somit ist eine zentrale modulare Fahrzeugelektronikarchitektur realisiert.Overall, the present exemplary embodiments thus show a central modular vehicle electronics architecture. A central main computer (central processing unit 40) is located in the architecture, to which preferably all functional systems 20, 30 from different or different vehicle areas are connected and converge. The functional components 21, 31 of the functional systems 20, 30, i.e. in particular their sensors and actuators, are kept intelligent as little as possible in order to run all conceivable functions for the operation of the respective functional system 20, 30 as flexibly as possible in the central main computer as software to have the control programs 22, 23 implemented. In other words, the main functions of the function systems 20, 30 are all processed in the main computer. Only basic functions such as diagnostics or functional safety functions can be implemented in the functional systems themselves. The functional components 21 , 31 are connected to the main computer via standardized connection interfaces 41 either directly or via the aforementioned extender unit 60 . In addition to the data transmission for the operation of the respective functional system 20, 30, the connection interfaces 41 preferably also take over the energy supply, its sensors and actuators. Due to the fact that the connection interfaces 41 are standardized, the functional components can be flexibly connected to any connection interface 41 on the main computer. A central modular vehicle electronics architecture is thus implemented.

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Claims (10)

Zentralrecheneinheit (40) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer Prozessoreinrichtung (50) zum Betreiben von wenigstens zwei unterschiedlichen Funktionssystemen (20, 30) des Kraftfahrzeugs (10), wobei jedes Funktionssystem (20, 30) jeweils zumindest eine Funktionskomponente (21, 31) und zumindest ein Steuerprogramm (22, 32) umfasst, und die Zentralrecheneinheit (40) ausgebildet ist, die Funktionssysteme (20, 30) durch Ausführen des jeweils vorbestimmten Steuerprogramms (22, 32) zu betreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralrecheneinheit (40) in einer Zentralarchitektur mit der jeweiligen Funktionskomponente (21, 31) elektrisch koppelbar ist und die Zentralarchitektur modular ausgestaltet ist, indem die Zentralrecheneinheit (40) zum Anschließen von wenigstens einer der Funktionskomponenten (21, 31) zumindest eine für mehrere vorbestimmte Komponententypen standardisierte Anschlussschnittstelle (41) aufweist, und die Zentralrecheneinheit (40) ausgebildet ist, die an der jeweiligen Anschlussschnittstelle aktuell angeschlossene Funktionskomponente (21, 31) mittels einer Erkennungsroutine zu erkennen und den Steuerprogrammen (22, 32) Beschreibungsdaten (B) der aktuell angeschlossenen Funktionskomponenten (21, 31) bereitzustellen und für die Steuerprogramme (22, 32) ein Signalrouting (52) zwischen dem jeweiligen Steuerprogramm (22, 32) und der zumindest einen Anschlussschnittstelle (41) durchzuführen.Central processing unit (40) for a motor vehicle (10), with a processor device (50) for operating at least two different functional systems (20, 30) of the motor vehicle (10), each functional system (20, 30) having at least one functional component (21, 31) and at least one control program (22, 32), and the central processing unit (40) is designed to operate the functional systems (20, 30) by executing the respectively predetermined control program (22, 32), characterized in that the central processing unit ( 40) can be electrically coupled in a central architecture with the respective functional component (21, 31) and the central architecture is of modular design in that the central processing unit (40) has at least one standardized connection interface for several predetermined component types for connecting at least one of the functional components (21, 31). (41) having, and the central processing unit (40) is formed at the respective Connection interface to recognize currently connected functional component (21, 31) by means of a recognition routine and to provide the control programs (22, 32) with description data (B) of the currently connected functional component (21, 31) and for the control programs (22, 32) signal routing (52) between the respective control program (22, 32) and the at least one connection interface (41). Zentralrecheneinheit (40) nach Anspruch 1, wobei die jeweilige Anschlussschnittstelle (41) modular an die jeweils angeschlossene Funktionskomponente (21, 31) anpassbar ist, indem für mehrere unterschiedliche Komponententypen jeweils Konfigurationsdaten (K) betreffend einen Befehlssatz und/oder ein Kommunikationsprotokoll und/oder elektrische Betriebswerte bereitgestellt sind, und die Prozessoreinrichtung (50) ausgebildet ist, bei Anschließen der jeweiligen Funktionskomponente (21, 31) mittels der Erkennungsroutine (51) die der Funktionskomponente (21, 31) zugeordneten Konfigurationsdaten zu bestimmen und die Anschlussschnittstelle (41) in Abhängigkeit von den Konfigurationsdaten (K) zur Datenübertragung zu konfigurieren.Central processing unit (40) after claim 1 , wherein the respective connection interface (41) can be modularly adapted to the respectively connected functional component (21, 31), in that configuration data (K) relating to a command set and/or a communication protocol and/or electrical operating values are provided for several different component types, and the processor device (50) is designed, when the respective functional component (21, 31) is connected, to determine the configuration data assigned to the functional component (21, 31) by means of the recognition routine (51) and the connection interface (41) depending on the configuration data (K). configure data transfer. Zentralrecheneinheit (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei Anschlussschnittstellen (41) in einer Extendereinheit (60) zum gemeinsamen gleichzeitigen elektrischen Anschließen von wenigstens zwei Funktionskomponenten (21, 31) ausgebildet sind, welche über eine gemeinsame Verbindungsleitung (44) und über eine gemeinsame Verbindungsschnittstelle (42) mit der Prozessoreinrichtung (50) verschaltet ist.Central processing unit (40) according to one of the preceding claims, wherein at least two connection interfaces (41) are formed in an extender unit (60) for the common simultaneous electrical connection of at least two functional components (21, 31) which are connected via a common connecting line (44) and via a common connection interface (42) is connected to the processor device (50). Zentralrecheneinheit (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine für mehrere vorbestimmte Komponententypen standardisierte Anschlussschnittstelle (41) eine erste Schnittstellengruppe (411) darstellt und zumindest eine weitere Schnittstellengruppe (412) mit einer jeweils anderen mechanischen und/oder elektrischen Standardisierung für jeweils andere Komponententypen bereitgestellt istCentral processing unit (40) according to one of the preceding claims, wherein the at least one connection interface (41) standardized for a plurality of predetermined component types represents a first interface group (411) and at least one further interface group (412) with a different mechanical and/or electrical standardization for each other types of components is provided Zentralrecheneinheit (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der Steuerprogramme (22, 32) eine jeweilige Betriebsroutine für zumindest zwei unterschiedliche Konstellationen von angeschlossenen Komponententypen aufweist und das jeweilige Steuerprogramm (22, 32) anhand der Beschreibungsdaten (B) erkennt, welche Konstellation aktuell vorhanden ist und die zugehörige Betriebsroutine auswählt und ausführt.Central processing unit (40) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the control programs (22, 32) has a respective operating routine for at least two different constellations of connected component types and the respective control program (22, 32) uses the description data (B) to identify which Constellation currently exists and selects and executes the associated operational routine. Zentralrecheneinheit (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zentralrecheneinheit (40) dazu eingerichtet ist, mittels des Signalroutings (52) eine an eine jeweilige Anschlussschnittstelle aktuell angeschlossene Funktionskomponente (21, 31) gleichzeitig oder abwechselnd für mehrere Steuerprogramme (22, 32) unterschiedlicher Funktionssysteme (20, 30) zur Verfügung zu stellen.Central processing unit (40) according to one of the preceding claims, wherein the central processing unit (40) is set up to use the signal routing (52) to simultaneously or alternately use a functional component (21, 31) connected to a respective connection interface for a plurality of control programs (22, 32) to provide different functional systems (20, 30). Zentralrecheneinheit (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prozessoreinrichtung (50) in einer Zentralrecheneinheitexternen Servervorrichtung ausgebildet ist und die Zentralrecheneinheit (40) eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle zur Datenübertragung zwischen der Prozessoreinrichtung (50) und der wenigstens einen Anschlussschnittstelle (41) aufweist.Central processing unit (40) according to one of the preceding claims, wherein the processor device (50) is embodied in a server device external to the central processing unit and the central processing unit (40) has a wireless communication interface for data transmission between the processor device (50) and the at least one connection interface (41). Zentralrecheneinheit (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Funktionskomponente (21, 31) als Sensor und/oder Aktuator und/oder Multi-Media-Interface und/oder Kommunikationseinheit ausgebildet ist.Central processing unit (40) according to one of the preceding claims, wherein the at least one functional component (21, 31) is designed as a sensor and/or actuator and/or multimedia interface and/or communication unit. Kraftfahrzeug (10) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Funktionssystemen (20, 30), welche jeweils zumindest eine Funktionskomponente (21, 31) und zumindest ein Steuerprogramm (22, 32) umfassen und mit einer Zentralrecheneinheit (40), welche eine Prozessoreinrichtung (50) zum Betreiben der wenigstens zwei unterschiedlichen Funktionssysteme (20, 30) aufweist, wobei die Zentralrecheneinheit (40) ausgebildet ist, die Funktionssysteme (20, 30) durch Ausführen des jeweils vorbestimmten Steuerprogramms (22, 32) zu betreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralrecheneinheit (40) in einer Zentralarchitektur mit der jeweiligen Funktionskomponente (21, 31) elektrisch koppelbar ist, und die Zentralarchitektur modular ausgestaltet ist, indem die Zentralrecheneinheit (40) zum Anschließen von wenigstens einer der Funktionskomponenten (21, 31) zumindest eine für mehrere vorbestimmte Komponententypen standardisierte Anschlussschnittstelle (41) aufweist, und die Zentralrecheneinheit (40) ausgebildet ist, die an der jeweiligen Anschlussschnittstelle (41) aktuell angeschlossene Funktionskomponente (21, 31) mittels einer Erkennungsroutine (51) zu erkennen und den Steuerprogrammen (22, 32) Beschreibungsdaten (B) der aktuell angeschlossenen Funktionskomponenten (21, 31) bereitzustellen und für die Steuerprogramme (22, 32) ein Signalrouting (52) zwischen dem jeweiligen Steuerprogramm (22, 32) und der zumindest einen Anschlussschnittstelle (41) durchzuführen.Motor vehicle (10) with at least two different functional systems (20, 30), which each comprise at least one functional component (21, 31) and at least one control program (22, 32) and with a central processing unit (40) which has a processor device (50) for Operating the at least two different functional systems (20, 30), the central processing unit (40) being designed to control the functional systems (20, 30) by executing the respectively predetermined control program (22, 32) to operate, characterized in that the central processing unit (40) can be electrically coupled to the respective functional component (21, 31) in a central architecture, and the central architecture has a modular design in that the central processing unit (40) is used to connect at least one of the functional components (21 , 31) has at least one connection interface (41) that is standardized for several predetermined component types, and the central processing unit (40) is designed to recognize the functional component (21, 31) currently connected to the respective connection interface (41) by means of a recognition routine (51) and to provide the control programs (22, 32) with description data (B) of the currently connected functional components (21, 31) and for the control programs (22, 32) to provide signal routing (52) between the respective control program (22, 32) and the at least one connection interface ( 41) to be carried out. Verfahren zum Betreiben einer Zentralrecheneinheit (40) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer Prozessoreinrichtung (50) zum Betreiben von wenigstens zwei unterschiedlichen Funktionssystemen (20, 30) des Kraftfahrzeugs (10), wobei jedes Funktionssystem jeweils zumindest eine Funktionskomponente (21, 31) und zumindest ein Steuerprogramm (22, 32) umfasst, und die Funktionssysteme (20, 30) mittels der Zentralarchitektur durch Ausführen des jeweils vorbestimmten Steuerprogramms (22, 32) betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralrecheneinheit (40) in einer Zentralarchitektur mit der jeweiligen Funktionskomponente (21, 31) elektrisch koppelbar ist, und die Zentralarchitektur modular ausgestaltet ist, indem die Zentralrecheneinheit (40) zum Anschließen von wenigstens einer der Funktionskomponenten (21, 31) zumindest eine für mehrere vorbestimmte Komponententypen standardisierte Anschlussschnittstelle (41) aufweist, wobei mittels der Zentralrecheneinheit (40) die an der jeweiligen Anschlussschnittstelle (41) aktuell angeschlossene Funktionskomponente (21, 31) mittels einer Erkennungsroutine (51) erkannt wird und den Steuerprogrammen (22, 32) Beschreibungsdaten (B) der aktuell angeschlossenen Funktionskomponenten (21, 31) bereitgestellt werden und für die Steuerprogramme (22, 32) ein Signalrouting (52) zwischen dem jeweiligen Steuerprogramm (22, 32) und der zumindest einen Anschlussschnittstelle (41) durchgeführt wird.Method for operating a central processing unit (40) for a motor vehicle (10), with a processor device (50) for operating at least two different functional systems (20, 30) of the motor vehicle (10), each functional system having at least one functional component (21, 31 ) and at least one control program (22, 32), and the functional systems (20, 30) are operated by means of the central architecture by executing the respective predetermined control program (22, 32), characterized in that the central processing unit (40) in a central architecture with the respective functional component (21, 31) can be electrically coupled, and the central architecture is of modular design, in that the central processing unit (40) for connecting at least one of the functional components (21, 31) has at least one standardized connection interface (41) for several predetermined component types, wherein by means of the central processing unit (40) at the respective Gen connection interface (41) currently connected functional component (21, 31) is recognized by means of a detection routine (51) and the control programs (22, 32) are provided with description data (B) of the currently connected functional components (21, 31) and for the control programs (22 , 32) signal routing (52) is carried out between the respective control program (22, 32) and the at least one connection interface (41).
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