CN103314555B - 用于操作机动车辆的电气系统的方法和根据所述方法操作的总线系统 - Google Patents

用于操作机动车辆的电气系统的方法和根据所述方法操作的总线系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于操作机动车辆的电气系统（1）的方法，其中，该电气系统（1）包括一个主控制装置（3）和一个从属控制装置（12），该从属控制装置通过一个子总线系统（10）通信，以及一个进一步的电气系统组件（2），该电气系统组件通过一个主总线系统（4）与该主控制装置（3）通信。根据对该从属控制装置（12）的当前要求，所述从属控制装置或者被转入一种操作模式并且该主控制装置（3）切换到一种导通模式，其中，该主控制装置（3）协调该从属控制装置（12）和该电气系统组件（3）之间的通信；或者该从属控制装置（12）被转入一种休眠模式并且该主控制装置（3）切换到一种接受模式，其中该主控制装置（3）响应与从该电气系统组件（2）到该从属控制装置（12）的请求。

Description

用于操作机动车辆的电气系统的方法和根据所述方法操作的 总线系统
本发明涉及一种用于操作机动车辆内的车载供电系统的方法，具有一个主控制器并且具有一个从属控制器，并且还涉及一种以本方法为基础来操作的总线系统。
在机动车辆中，使用了大量控制器，每个控制器通常连接到至少一个相关联的致动器和/或传感器。该相关控制器控制该致动器并且评估所传送的传感器数据，其中，例如使用该传感器数据实施该控制。然而经常地，在从一个进一步的控制器得到的请求的基础上实施该控制。这要求通过一条数据线将这些控制器连接起来。
为了减少机动车辆内的电缆布线，通常通过一个主总线系统（例如CAN总线系统）将这些控制器连接起来。在这种情况下，有一条中心数据线，若干控制器连接到该中心数据线。该数据线用于传输消息。通过为该消息指示一个收件人或一组收件人，保证了各预期控制器对该消息作出反应。
通常，多个控制器组合形成一个子系统，例如机动车辆内的车门控制器。由于与整个车载供电系统相比，这些子组通常具有同类设计，可以在该子系统内使用一个总线系统，虽然它不具有主总线系统的带宽和灵活性，但该总线系统生产更便宜。该子系统内的这些控制器之一经常进行该附属总线系统的控制。这个控制器被称为主控制器。
EP0829786A2披露了一个主控制器与至少一个进一步的控制器的互连，其中，该主控制器进行与该车载供电系统的进一步的组件的通信。为节电，一旦没有至该子系统的现时请求，该主控制器就将该子系统内的所有这些控制器置入一种静态电流消耗状态。至这些控制器之一的请求后，该整个子系统被放回到一种正常消耗状态。
本发明以指定一种用于操作车载供电系统的高能效方法以及一种高能效总线系统的目标为基础。
本发明通过权利要求1的特征为该方法实现本目标。有利的发展和实施例是引用权利要求1的从属权利要求的主题。
相应地，主控制器和从属控制器通过一个附属总系系统相互通信，其中，该主控制器通过一个主总线系统与机动车辆内的车载供电系统的一个进一步的车载供电系统组件通信。若有至该从属控制器的现时请求，该从属控制器被置入一种操作模式并且该主控制器切换到一种传输模式，其中，该主控制器协调该从属控制器和该车载供电系统组件之间的通信。
例如，至该从属控制器的请求是一个来自连接到该从属控制器的传感器的信号，或者是一个至连接到该从属控制器的一个致动器的功能请求。例如，该功能请求来自该传感器、该主控制器或该车载供电系统组件。若该功能请求来自该车载供电系统组件，该请求首先被发送到该主控制器，该主控制器将该请求转发到该从属控制器。具体地，该主控制器转换该请求，若在该附属总线系统而不是在该主总线系统中使用一个不同的协议，使用在该主总线系统中使用的协议将该请求用公式表示成一个与在该附属总线系统中使用的协议相符合的请求。从该从属控制器到该车载供电系统组件的确认或来自该传感器的信号首先被发送到该主控制器，该主控制器将该消息转发到与该主总线系统相符合的车载供电系统组件。
在操作模式下，只要没有现在正被该从属控制器处理的进一步请求并且若该从属控制器被设计成处理该请求，该从属控制器能够立即处理对它做出的请求。
若没有至该从属控制器的现时请求，该从属控制器被置入一种休眠模式。举例而言，通过该主控制器发送一个特殊命令或者该从属控制器记录没有请求并自动切换至休眠模式来实现上述动作。在休眠模式下，该从属控制器具有比操作模式下更低的功耗。举例而言，该从属控制器的功能和/或外围模块如快闪存储器在休眠模式下至少在某种程度上被断开，和/或该从属控制器包含的处理器的时钟频率被降低，或者该处理器被完全断开。
举例而言，这种节电措施意味着该从属控制器不能立即处理对它做出的请求，因为这首先要求例如恢复供应到该整个从属控制器的电并且特别是提高该时钟频率。一旦该从属控制器处于休眠模式下，该主控制器就切换到一种工作模式。
当该从属控制器处于休眠模式下时，若该车载供电系统组件向该从属控制器发送一个不是至该从属控制器的现时请求的询问，该主控制器对该询问作出响应并且将该从属控制器留在休眠模式下。具体地，该主控制器不向该从属控制器转发该询问。举例而言，该询问是一个关于与该从属控制器相关联的致动器的位置的询问。适宜地，在该主控制器切换到休眠模式前，该从属控制器将来自这些与所述从属控制器相关联的传感器和致动器的所有状态信息发送到该主控制器。
本方法允许该从属控制器比较长时间段处在节电休眠模式下。在这种情况下，该车载供电系统组件在比若该主控制器没有任何工作模式更短的时间段内接收对至该从属控制器的询问的响应，因为该从属控制器不需要被唤醒并且省掉该主控制器进行的通信的协调。
适当地，在与该车载供电系统组件的通信过程中，已经被切换到工作模式的主控制器模拟正在操作模式下的从属控制器。换言之，该车载供电系统组件不能区分对至该从属控制器的询问的响应是来自该主控制器或来自该从属控制器本身。因此，在一个已经现有的车载供电系统中，在不对车载供电系统组件或对该车载供电系统的进一步的模块进行调整的情况下，可以用本方法操作仅一子组控制器。
举例而言，该从属控制器具有一个不带有唤醒能力的输入端。不带有唤醒能力的输入端表示一个组件（如传感器）连接到其上的输入端，所述组件不能终止该从属控制器的休眠模式，也就是说，不能够将该从属控制器置入操作模式。
有利的是，在它已经处于休眠模式一个特定时间段后，为了确定是否有现时请求，该从属控制器轮询该不带有唤醒能力的输入端。这保证该从属控制器处理至它自己的所有请求。适当地，每当该时间段已过去长达该从属控制器处于休眠模式下并且长达没有对该不带有唤醒能力的输入端的请求时，该从属控制器重复该轮询。举例而言，该时间段在5ms和15ms之间，并且具体为10ms。这允许该从属控制器的高能效操作，其中，至该从属控制器的请求无一例外地被处理。
适宜地，一旦没有至该主控制器的现时请求，该主控制器就切换到一种休眠模式。举例而言，现时请求是一个来自连接到该从属控制器的传感器的信号，或者是一个至连接到该主控制器的致动器的功能请求。此外，这种请求具体协调该从属控制器和该车载供电系统组件之间的通信并且还对至该从属控制器的询问作出响应。
将该主控制器切换到休眠模式允许实现进一步减少电流消耗量。举例而言，在休眠模式下，该主控制器的功能和/或外围模块如快闪存储器至少在某种程度上被断开。具体地，与传输模式相比，在休眠模式下，降低了该主控制器的时钟频率。该主控制器的功耗本质上与该时钟频率成比例，这就是下降是有效节电的原因。该时钟频率具体地被降低至零。
此外，在工作模式下，例如，该主控制器的时钟频率比在传输模式下更低，因为没有通过该附属总线系统发生通信，并且因此对于协调该从属控制器的通信而言，不要求计算能力。
举例而言，该主控制器和/或该从属控制器至少在某种程度上处理来自该机动车辆内的车门控制器的任务。车门控制器的典型任务为控制和监控例如车门锁、车窗升降器、用于车门的照明、后视镜、或安排在邻近该车门的座位。
本发明通过权利要求8的特征为该总线系统实现上述目标。机动车辆内的车载供电系统的在根据本发明的方法的基础上操作的总线系统具有一个主总线系统、一个附属总线系统、一个主控制器以及至少一个从属控制器。
在一个优选实施例中，该主总线系统是一个CAN总线系统或一个Flexray总线系统。该附属总线系统具体是一个Lin总线系统。适宜地，该主总线系统是一个CAN总线系统并且该附属总线系统是一个Lin总线系统，因为在汽车构造中比较广泛使用这些总线系统并且不需要对用于该具体地已经现有的车载供电系统或进一步的控制器的电缆进行特殊调整。
以下参见附图更详细地说明了本发明的一个示例性实施例。在附图中，该单图示意性示出了机动车辆内的一个车载供电系统，该车载供电系统在根据本发明的方法的基础上操作。
该图示出了机动车辆内的一个车载供电系统1，该机动车辆具有一个车载供电系统2和一个主控制器3，该主控制器通过一个主总线系统4与另一个控制器通信。举例而言，该主总线系统4是一个CAN总线系统并且该车载供电系统组件2是一个组合控制器。具体地，该主控制器3是一个车门控制器并且举例而言使用一个致动器5控制用于该机动车辆的驾驶员车门的照明和电动车窗升降器，该电动车窗升降器设置在该驾驶员车门中并且还使用一个致动器6控制被整合在该驾驶员的车门内的锁。该主控制器3具有一个传感器7和一个连接到其上的传感器8，后一传感器监控该锁的状态或该驾驶员车门的开启。
从属控制器12通过一个附属总线系统10连接到该主控制器3，该从属控制器具有一个操作模式和一个休眠模式，该主控制器具有一个传输模式、一个工作模式和一个休眠模式，该附属总线系统是一个LIN总线系统。该从属控制器12与该机动车辆的一个进一步的车门相关联。具体地，该从属控制器12控制一个被整合到此车门内的锁并且还控制一个与此车门相关联的电动车窗升降器和用于该车门的照明。分别通过一个致动器13和一个致动器14控制该照明和该锁，这些致动器各自连接到该从属控制器12。传感器18在不带有唤醒能力的输入端16处连接到该从属控制器12，该输入端检查该锁的状态。传感器22在带有唤醒能力的连接件20处连接到该从属控制器12，该连接件监控该车门的开启。
通过该从属控制器12控制的活动、以及还有通过该从属控制器12捕获和处理的传感器数据、以及还有通过与该从属控制器12相关的附属总线系统10的通信被称为发送到该从属控制器12的现时请求。发送到该从属控制器12的现时请求的处理在该从属控制器12的操作模式下进行。这毫无例外地意味着激活和向该从属控制器12的处理这些现时请求而言所必需的功能和组件供电，这些组件和功能被配置成使得保证省时处理。
一旦没有至该从属控制器12的现时请求，该主控制器3就向该从属控制器12发送一个休眠请求，此时，该从属控制器12通过该附属总线系统10将来自连接到该从属控制器12的这些传感器18、22以及还有来自这些致动器13、14的现时状态信息发送到该主控制器3。然后该从属控制器12切换到休眠模式，同时该主控制器3切换到工作模式。
在休眠模式下，该从属控制器12的功能和外围模块如快闪存储器被断开，并且该从属控制器12包含的一个主处理器被断开或至少该从属控制器的时钟频率被降低。本方法的使用意味着该从属控制器12在休眠模式下比在操作模式下消耗更少的电。
例如，通过经由该附属总线系统10被发送的一个唤醒或活动请求或通过来自连接到该从属控制器12上的带有唤醒能力的输入端20的该传感器22的传感器值将该从属控制器12置入操作模式。为了检查是否有至连接到该从属控制器12上的不带有唤醒能力的输入端22的该传感器18的从属控制器12的现时请求，该从属控制器12自动轮询该传感器18的状态。若该传感器18的状态已经改变，该从属控制器12变化到操作模式并且将这个信息传达到该主控制器3。若没有任何变化，该从属控制器12保持在休眠模式下。每当该时间段过去时，该从属控制器12重复该轮询。例如，对该传感器18的这种检查每10ms进行。
若该从属控制器12处于在休眠模式下并且该主控制器3处于工作模式下并且若没有至该主控制器3的任何现时请求时，该主控制器3切换到休眠模式。通过该主控制器3控制的活动、以及还有被该主控制器3捕获和处理的传感器数据、以及还有通过附属总线系统10的通信和通过与该主控制器3或该从属控制器12相关的主总线系统4的通信被称为至该主控制器3的现时请求。
在休眠模式下，该主控制器3的功能和外围模块如快闪存储器被断开，并且该主控制器3包含的一个主处理器的时钟频率被降低。本方法的使用意味着该从属控制器3在休眠模式下比在传输或工作模式下消耗更少的电。
当该车载供电系统组件2轮询以确定与该从属控制器12相关联的车门是否被打开或被关闭时，该主控制器3终止休眠模式并改变至工作模式。由于该询问不是发送到该从属控制器12的现时请求，该主控制器3不将该询问转发至该从属控制器12，而是将后者留在休眠模式下。该主控制器3将该车门开启传感器22的状态发送至该车载供电系统组件2，在该从属控制器12改变至休眠模式前，该从属控制器12传达该状态。在这种情况下，该主控制器3使用该从属控制器12的标识符标示该响应，使得该车载供电系统组件2不能区分该从属控制器12是在操作模式下或是在休眠模式下。该响应被发送后，该主控制器3再次切换到休眠模式。
由于当该主控制器3在工作模式下时没有通过该附属总线系统10进行通信，无需为负责此通信的该主控制器3的功能和外围模块供电。因此，这些功能及模块在工作模式下被断开，例如，并且可选地，与传输模式相比较，该主控制器3包含的主处理器的时钟频率被降低。
当该车载供电系统组件2发送用于由该主控制器3和该从属控制器12控制的要被解锁的两个车门的提示时，该主控制器3切换到传输模式，因为该提示也是发送到该从属控制器12的一个现时请求。该主控制器3使用该致动器6对整合到该驾驶员车门内的锁进行解锁并通过该传感器7检查执行。可选地，该主控制器3通过该主总线系统4将该执行的确认发送到该车载供电系统组件2。
此外，该主控制器3重新用公式将来自被公式化成与该主总线系统4相符的该车载供电系统组件2的提示表示成一个至与该附属总线系统10相符的从属控制器12的提示，并且将后一提示并且还有可选地该唤醒请求发送到该从属控制器12。在这些提示的基础上，该从属控制器12改变至操作模式并且操作该致动器14，该致动器将与该从属控制器12相关联的车门解锁。该从属控制器12使用该传感器18检查该锁是否被解锁。当该车门已经被解锁时，该从属控制器12将该解锁的确认发送至该车载供电系统组件2。对于这一点，该从属控制器12通过该附属总线系统10将该确认发送到该主控制器3。该主控制器3重新将该确认用公式表示成与该主总线系统4相符并且将它转发到该车载供电系统组件2。
接下来，该主控制器3将该休眠请求发送到该从属控制器12，其中，在该从属控制器切换到休眠模式和该主控制器3切换到工作模式前，该从属控制器12反过来首先将连接到其上的传感器18、22和这些致动器13、14的状态传输到该主控制器3。若没有发送到该主控制器3的任何现时请求，该主控制器同样切换到休眠模式。
当打开与该从属控制器12相关联的车门时，该传感器22记录下这一事情并唤醒该从属控制器12。该从属控制器12例如通过该致动器13激活用于该车门的照明并将该传感器22的状态发送到该主控制器3并且传达该从属控制器12已经激活该致动器13。该主控制器3切换到传输模式。
举例而言，该主控制器3通过该致动器5激活用于与该主控制器3相关联的驾驶员车门的照明并将信息发送到该车载供电系统组件2，以便与该从属控制器12相关联的车门已经被打开并且用于两个车门的照明已经被激活。一旦关闭该车门，该从属控制器12就将关于这一事情的信息发送到该主控制器3。
一个规定时间段后，例如5秒后，该主控制器3终止用于该驾驶员车门的照明并将信息发送到该从属控制器12，以便同样需要终止该照明。此外，当没有发送到该从属控制器12的进一步的请求时，该主控制器3将该从属控制器12置入休眠模式，在所述从属控制器切换到休眠模式和该主控制器3切换到工作模式前，该从属控制器12反过来将与该从属控制器12相关联的传感器18、22和这些致动器13、14的状态传达到该主控制器3。
参考符号列表
1 车载供电系统
2 车载供电系统组件
3 主控制器
4 主总线系统
5 致动器
6 致动器
7 传感器
8 传感器
10 附属总线系统
12 从属控制器
13 致动器
14 致动器
16 不带有唤醒能力的输入端
18 传感器
20 带有唤醒能力的输入端
22 传感器

Claims (9)

1.一种用于操作机动车辆内的车载供电系统(1)的方法，具有一个主控制器(3)并且具有一个从属控制器(12)，其中，该主控制器(3)通过一个附属总线系统(10)与该从属控制器(12)通信并且通过一个主总线系统(4)与一个进一步的车载供电系统组件(2)通信，
-当存在发送到从属控制器(12)的现时请求时，将该从属控制器(12)置入一种操作模式并且该主控制器(3)切换到一种传输模式，其中，该主控制器(3)协调该从属控制器(12)与该车载供电系统组件(2)之间的通信，
-当没有发送到从属控制器(12)的现时请求时，将该从属控制器(12)置入一种休眠模式并且该主控制器(3)切换到一种工作模式，其中，该主控制器(3)响应从该车载供电系统组件(2)到该从属控制器(12)的询问。
2.如权利要求1所述的方法，
其特征在于，在工作模式下，在与该车载供电系统组件(2)通信过程中，该主控制器(3)模拟在操作模式下的从属控制器(12)。
3.如权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，在休眠模式下，一个特定时间段后，为了确定是否有一个现时请求，该从属控制器(12)轮询一个不带有唤醒能力的输入端(16)。
4.如权利要求3所述的方法，
其特征在于，只要该从属控制器处于休眠模式下，那么该从属控制器(12)就在该特定时间段结束时定期重复该轮询。
5.如权利要求1所述的方法，
其特征在于，当没有至该主控制器(3)的现时请求时，该主控制器(3)切换到一种休眠模式。
6.如权利要求5所述的方法，
其特征在于，与传输模式相比，该主控制器(3)的时钟频率在休眠模式被降低。
7.如权利要求1所述的方法，
其特征在于，该主控制器(3)和/或该从属控制器(12)至少在某种程度上接受来自一个车门控制器的任务。
8.一种机动车辆内的车载供电系统(1)内的总线系统，该总线系统在权利要求1至7之一所述的方法的基础上操作，具有一个主总线系统(4)，并且具有一个附属总线系统(10)，并且具有一个主控制器(3)，并且还具有至少一个从属控制器(12)。
9.如权利要求8所述的机动车辆内的车载供电系统(1)内的总线系统，其特征在于，所述主总线系统(4)是一个CAN总线系统或一个Flexray总线系统，并且/或者所述附属总线系统(10)是一个Lin总线系统。
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