DE102004026383A1 - Kraftfahrzeug mit mindestens einem von einem Prozessor gesteuerten Steuergerät - Google Patents

Kraftfahrzeug mit mindestens einem von einem Prozessor gesteuerten Steuergerät Download PDF

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    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for

Abstract

Bei einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem von einem Prozessor gesteuerten Steuergerät weist das Steuergerät einen permanent mit Spannung versorgten integrierten Schaltkreis als Spannungskontrolleinheit auf. Die Spannungskontrolleinheit gibt hierbei in Abhängigkeit eines der Spannungskontrolleinheit zugeführten und in der Spannungskontrolleinheit verarbeiteten Steuersignals zumindest für den Prozessor des Steuergeräts, vorzugsweise für alle spannungsversorgten Bauteile des Steuergeräts, einen bestimmten spannungsabhängigen Betriebsmodus vor. Weiterhin wird durch die Spannungskontrolleinheit mindestens eine spannungsabhängige Überwachungsfunktion für den Prozessor des Steuergeräts realisiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem von einem Prozessor gesteuerten Steuergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • In Kraftfahrzeugen werden durch Prozessoren (insbesondere durch Mikroprozessoren oder Mikrocontroller) gesteuerte Steuergeräte zur Realisierung bestimmter Funktionen oder Abläufe eingesetzt. Insbesondere bei Steuergeräten mit sicherheitsrelevanten Anwendungen oder bei vernetzten (bsp. über ein Datenbussystem verbundenen) Steuergeräten ist eine ständige Betriebsbereitschaft der Steuergeräte erforderlich. Daher werden die Steuergeräte im Betrieb von einem Spannungsversorgungssystem des Kraftfahrzeugs (bsp. dem von der Batterie des Kraftfahrzeugs gespeisten Bordspannungsnetz) üblicherweise permanent mit einer Versorgungsspannung (bsp. der Bordnetzspannung an Klemme 30) beaufschlagt. Hieraus resultieren jedoch hohe Betriebsströme und auch hohe Ruheströme der Steuergeräte, was insbesondere bei einer hohen Anzahl von im Kraftfahrzeug vorgesehenen Steuergeräten problematisch ist; die Batterie des Kraftfahrzeugs kann hierdurch vollständig entladen werden, wodurch der Betrieb des Kraftfahrzeugs gefährdet ist.
  • Um den Ruhestrom der Steuergeräte eines Kraftfahrzeugs gering zu halten, wird der Prozessor der Steuergeräte üblicherweise im inaktiven Zustand entweder abgeschaltet oder in Bereitschaft gehalten und bei Bedarf wieder aufgeweckt, was in jedem Steuergerät des Kraftfahrzeugs unter schiedlich realisiert ist. Nachteilig ist, dass hiermit eine hohe Stromaufnahme der Steuergeräte, eine hohe Anzahl von Bauteilen sowie ein hoher Aufwand für Entwicklung und Prüfung bei jedem Steuergerät erforderlich ist und dass das Abschalten und Aufwecken der Steuergeräte oftmals nicht korrekt durchgeführt wird und daher zu Fehlfunktionen und Störungen der Steuergeräte führen kann.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem von einem Prozessor gesteuerten Steuergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, dessen Spannungsversorgung standardisiert auf einfache Weise und mit geringen Kosten zuverlässig vorgegeben werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.
  • Erfindungsgemäß ist im Steuergerät eine permanent mit dem Spannungsversorgungssystem des Kraftfahrzeugs (bsp. mit dem von der Batterie des Kraftfahrzeugs gespeisten Bordspannungsnetz) verbundene und damit ständig mit Spannung versorgte Spannungskontrolleinheit als programmierbarer integrierter Schaltkreis implementiert, der als Standardschaltkreis (bsp. als Mikrocontroller μC oder als anwenderspezifischer Schaltkreis ASIC) mit einer standardisierten Programmierung das Spannungsmanagement („power handling") für das Steuergerät übernimmt. Dies wird insbesondere dadurch realisiert, dass zumindest für den Prozessor des Steuergeräts und vorzugsweise auch für alle übrigen spannungsversorgten Bauteile des Steuergeräts wie bsp. Aktoren oder Sensoren, ein bestimmter spannungsabhängiger Betriebsmodus vorgegeben wird und mindestens eine spannungsabhängige Überwachungsfunktion für den Prozessor des Steuergeräts realisiert wird. Als spannungsabhängige Überwa chungsfunktion für den Prozessor des Steuergeräts werden insbesondere eine Resetfunktion und eine Watchdogfunktion realisiert; das Ausführen der Resetfunktion bedingt einen Neustart „Booten" des Prozessors des Steuergeräts, eine Watchdogfunktion ist in prozessorgesteuerten Steuergeräten vorgesehen, um undefinierte Zustände zu erkennen, bsp. Endlosschleifen in der Software aufgrund eines fehlerhaften Operationscodes, und durch einen Reset zu beenden. Als spannungsabhängiger Betriebsmodus für den Prozessor und vorzugsweise für die spannungsversorgten Bauteile des Steuergeräts kann insbesondere ein Normalmodus (die Versorgungsspannung wird oder ist zugeschaltet), ein Ausschaltmodus (die Versorgungsspannung wird oder ist abgeschaltet) und zusätzlich noch ein Sicherungsmodus mit der Möglichkeit zur Datensicherung innerhalb einer bestimmten Zeit vor dem Abschaltvorgang des Steuergeräts bzw. des Prozessors vorgesehen werden. Im Normalmodus kann weiterhin ein Schlafmodus mit dem temporären Abschalten einzelner Bauteile des Steuergeräts vorgesehen werden, insbesondere zur Überbrückung kurzfristiger Spannungseinbrüche der Versorgungsspannung, aus dem entweder mittels eines Abschaltvorgangs die Spannungsversorgung endgültig abgeschaltet wird oder mittels eines Aufweckvorgangs die temporär abgeschalteten Bauteile des Steuergeräts aus dem vorherigem Schlafmodus wieder mit Spannung versorgt werden (wieder zugeschaltet werden).
  • Die Ansteuerung der Spannungskontrolleinheit erfolgt mittels eines (externen) codierten Steuersignals, das an einem Steuereingang des Steuergeräts anliegt. Mit diesem Steuereingang des Steuergeräts ist die Spannungskontrolleinheit verbunden und setzt das Steuersignal nach der Verarbeitung in den entsprechenden spannungsabhängigen Betriebsmodus für das Steuergerät und/oder die jeweilige spannungsabhängige Überwachungsfunktion für den Prozessor um. Das codierte Steuersignal wird von einer zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs (extern) erzeugt (bsp. von der Steuereinheit für das Batteriemanagement), die zur Ansteuerung der Spannungskontrolleinheit mit dem Steuereingang des Steuergeräts verbunden ist. Diese Verbindung kann als Datenübertragungsstrecke ent weder leitungsgebunden (bsp. über ein Kabel oder eine Ringleitung) oder leitungslos (bsp. mittels optischer Übertragung oder HF-Übertragung) realisiert werden; hierfür können bereits im Kraftfahrzeug bestehende Verbindungen genutzt werden, insbesondere die Busleitungen eines bereits im Kraftfahrzeug vorhandenen Datenbussystems (bsp. CAN-Bussystem oder LIN-Bussystem oder MOST-Bussytem) oder die Übertragungsleitungen eines Versorgungssystems (bsp. Spannungsversorgungsleitungen) oder Diagnoseleitungen (bsp. Ringbruchdiagnose).
  • Als (externes) Steuersignal wird insbesondere ein auf der Datenübertragungsstrecke von der zentralen Steuereinheit zum jeweiligen Steuergerät übertragenes Steuerbit („PaceBit") herangezogen, wobei das Steuerbit und insbesondere die Bitfolge des Steuerbits durch die Spannungskontrolleinheit verarbeitet und ausgewertet wird; entsprechend der durch Auswertung des Steuerbits und insbesondere durch Auswertung der Bitfolge des Steuerbits generierten Ausgangsgröße der Spannungskontrolleinheit wird der jeweilige spannungsabhängige Betriebsmodus (Normalmodus, Schlafmodus, Ausschaltmodus, Sicherungsmodus) für das jeweilige Bauteil des Steuergeräts vorgegeben und/oder die jeweilige Überwachungsfunktion für den Prozessor des Steuergeräts entsprechend gesteuert. Die Bauteile des Steuergeräts können separat oder gruppenweise angesteuert werden, insbesondere werden der Prozessor des Steuergeräts einerseits und die spannungsversorgten übrigen Bauteile des Steuergeräts (Peripheriebauteile) wie bsp. Aktoren oder Sensoren andererseits angesteuert und können daher auch unterschiedliche spannungsabhängige Betriebsmodi annehmen. Das von der Spannungskontrolleinheit ausgewertete Steuerbit als Steuersignal wechselt insbesondere im Normalmodus zwischen zwei Zuständen mit unterschiedlicher Parität („Toggeln"), d.h. im Normalmodus wird eine Bitfolge des Steuerbits mit alternierender Parität übertragen (gleiche Anzahl von LOW-Pegeln „0" und HIGH-Pegeln „1 "). Die Auswertung der Bitfolge des Steuerbits erfolgt in der Spannungskontrolleinheit mittels einer bestimmten Auswerteroutine, vorzugsweise mittels einer Filterfunktion, insbesondere mittels einer Tiefpassfilter- Filterfunktion (PT1-Filterfunktion), so dass von der Spannungskontrolleinheit als Ausgangsgröße ein Filterwert generiert wird; bsp. liegt der Filterwert bei der oben beschriebenen Bitfolge mit alternierender Parität des Steuerbits („Toggeln") zwischen 0 und 1 bzw. zwischen 0% und 100%. Unterhalb eines vorgebbaren ersten Schwellwerts für den Filterwert wird der Ausschaltmodus vorgegeben (hierbei wird die Versorgungsspannung für das jeweilige Bauteil des Steuergeräts vollständig abgeschaltet, insbesondere für den Prozessor des Steuergeräts zum einen und/oder für die übrigen spannungsversorgten Bauteile des Steuergeräts wie Peripheriebauteile zum andern), oberhalb eines vorgebbaren zweiten Schwellwerts für den Filterwert wird die Resetfunktion für den Prozessor des Steuergeräts ausgeführt (Neustart des Prozessor des Steuergeräts) und im Wertebereich zwischen dem ersten Schwellwert und dem zweiten Schwellwert für den Filterwert wird der Normalmodus vorgegeben (hierbei wird die normale Versorgungsspannung für alle Bauteile des Steuergeräts angelegt). Zusätzlich kann zwischen dem ersten Schwellwert und dem zweiten Schwellwert ein dritter Schwellwert für den Filterwert vorgegeben werden, wobei im Wertebereich zwischen dem ersten Schwellwert und dem dritten Schwellwert für den Filterwert ein Sicherungsmodus zur Datensicherung des Steuergeräts (insbesondere der Daten des Prozessor des Steuergeräts) vorgegeben wird; im Speichermodus wird eine bestimmte Zeitspanne definiert und erst nach Ablauf dieser Zeitspanne die Spannungsversorgung endgültig abgeschaltet.
  • Der im Normalmodus einnehmbare Schlafmodus wird nicht über das Steuerbit angewählt, sondern beim Vorliegen von internen und/oder extern Einschlafbedingungen. Der Aufweckvorgang zum Übergang vom Schlafmodus zum Normalmodus kann entweder durch externe Ansteuerung, insbesondere durch Betätigung eines Bedienelements (bsp. eines Tasters) oder intern beim Vorliegen bestimmter Bedingungen für die Spannungsversorgung (Wiederherstellung einer ausreichenden Spannungsversorgung nach vorheriger Unterspannung) initiiert werden.
  • Bei mehreren im Kraftfahrzeug eingesetzten Steuergeräten, insbesondere bei vernetzten Steuergeräten, die bsp. über ein Datenbussystem verbunden sind, kann eine derartige Spannungskontrolleinheit als integrierter Schaltkreis in jedem der Steuergeräte vorgesehen werden und individuell an das jeweilige Steuergerät und dessen Erfordernisse mittels Parameterprogrammierung angepasst werden; hierbei wird die Spannungskontrolleinheit zunächst mit einem Standardalgorithmus versehen in das jeweilige Steuergerät eingebracht, anschließend wird beim Programmstart (beim „Booten") des Steuergeräts die spezielle Parametrierung für das jeweilige Steuergerät geladen. Bei einer Vernetzung mehrerer Steuergeräte im Kraftfahrzeug kann insbesondere auch von der zentralen Steuereinheit eine zentrale Steuerung der Spannungsversorgung aller vernetzter Steuergeräte vorgenommen werden, wobei die Spannungsversorgung individuell für einzelne Steuergeräte und/oder für einzelne Gruppen von Steuergeräten und/oder für mehrere Gruppen von Steuergeräten gleichartig oder jeweils unterschiedlich vorgegeben werden kann. Somit können in Form eines Netzwerkmanagements durch das von der zentralen Steuereinheit vorgegebene Steuersignal (insbesondere durch das für das jeweilige Steuergerät charakteristische Steuerbit) je nach Erfordernis oder Bedarf „ferngesteuert" über das Steuersignal (das jeweilige Steuerbit) einzelne Steuergeräte oder einzelne Gruppen von Steuergeräten (bsp. für eine Funktion des Kraftfahrzeugs oder für mehrere Funktionen des Kraftfahrzeugs erforderliche oder nicht erforderliche Steuergeräte) oder mehrere Steuergeräte oder mehrere Gruppen von Steuergeräten (bsp. für eine Funktion des Kraftfahrzeugs oder für mehrere Funktionen des Kraftfahrzeugs erforderliche oder nicht erforderliche Steuergeräte) selektiv mit Spannung versorgt oder aufgeweckt oder von der Spannungsversorgung abgeschaltet werden. Die Verbindung der vernetzten Steuergeräte kann hierbei auf beliebige Weise erfolgen, insbesondere über ein im Kraftfahrzeug bereits vorhandenes Kommunikationssystem, bsp. mittels eines (beliebigen) Datenbussystems oder einer Ringleitung oder einer auf der Spannungsversorgung aufbauenden Kommunikation. Demzufolge werden die Steuersignale (Steuerbits) leitungslos (bsp. mittels eines optischen Datenbussystems) oder leitungsgebunden übertragen (bsp. mittels eines CAN-Bussystems oder eines LIN-Bussystems oder eines MOST-Bussystems oder mittels Diagnoseleitungen wie bsp. Ringbruchdiagnoseleitungen oder mittels der Versorgungsspannungsleitungen durch unterschiedliche Spannungswerte einer variablen Versorgungsspannung).
  • Vorteilhafterweise kann die Spannungskontrolleinheit als integrierter Schaltkreis (in Form eines Standardbauteils) mit geringem Strombedarf ausgebildet werden, so dass ein Dauerbetrieb der Spannungskontrolleinheit ohne wesentlich erhöhten Strombedarf ermöglicht wird, insbesondere da die übrigen Komponenten des Steuergeräts einschließlich des Prozessors des Steuergeräts auf sichere Weise vollständig abgeschaltet und bei Bedarf auch wieder selektiv eingeschaltet (aufgeweckt) werden können, so dass insgesamt der Ruhestrom und der Betriebsstrom des gesamten Steuergeräts gering gehalten werden kann.
  • Aufgrund der Parametrierbarkeit der Einschaltbedingungen und/oder Abschaltbedingungen für die Spannungsversorgung der Bauteile eines Steuergeräts ist eine individuelle Anpassung der Spannungskontrolleinheit an die jeweiligen Erfordernisse oder Bedürfnisse (der Bauteile) des Steuergeräts möglich.
  • Da das gesamte Spannungsversorgungsmanagement des Steuergeräts durch die Spannungskontrolleinheit erfolgt, können Anzahl und Aufwand der hierfür erforderlichen Bauteile des Steuergeräts gering gehalten werden.
  • Bei einer Vernetzung mehrerer Steuergeräte kann durch eine zentrale Strategie zum (ferngesteuerten) Einschalten und Abschalten einzelner Steuergeräte und/oder Gruppen von Steuergeräten die Betriebsbereitschaft des Kraftfahrzeugs erhöht werden und der Ruhestrombedarf und Betriebsstrom der einzelnen Steuergeräte und damit auch des Kraftfahrzeugs gering gehalten werden.
    •
  • Im Zusammenhang mit der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.
  • In der Figur ist hierzu das schematische Schaltbild des von einem Prozessor 10 gesteuerten Steuergeräts 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt.
  • Das Steuergerät 1 (bsp. ein Türsteuergerät) ist als Teilnehmer in ein Datenbussystem 2 eingebunden (bsp. ein CAN-Bussystem) und ist hierzu über Busleitungen 3 mit den weiteren Teilnehmern des Datenbussystems 2 verbunden, insbesondere mit dem zur Steuerung bestimmter Busfunktionen vorgesehenen zentralen Steuergerät 4, das bsp. insbesondere als mit der Batterie 5 des Kraftfahrzeugs verbundenes und die Bordnetzspannung UB auf dem Bordnetz 6 des Kraftfahrzeugs überwachendes Steuergerät für das Batteriemanagement ausgebildet ist.
  • Im Steuergerät 1 ist neben dem bsp. als Mikrocontroller ausgebildeten und über den Steuereingang 11 mit dem Datenbussystem 2 verbundenen Prozessor 10 ein bsp. als Mikrocontroller μC oder als anwenderspezifischer Schaltkreis ASIC ausgebildeter Integrierter Schaltkreis als Spannungskontrolleinheit 20 vorgesehen, die das Spannungsversorgungsmanagement des Steuergeräts 1 übernimmt (Vorgabe von spannungsabhängigen Betriebsmodi für das Steuergerät 1 und Realisierung spannungsabhängiger Überwachungsfunktionen für den Prozessor 10 des Steuergeräts 1). Hierzu ist die über den Steuereingang 21 mit dem Datenbussystem 2 verbundene Spannungskontrolleinheit 20 am Steuerausgang 23 über die mindestens ein Schaltelement 31, 32 (bsp. mindestens einen Leistungsschalter) aufweisende Schalteinheit 30 mit dem Prozessor 10 über einen DC-DC-Wandler 40 oder Spannungsregler und mit weiteren spannungsversorgten Bauteilen 50 des Steuergeräts 1 (Verbrauchern bzw. Peripheriebauteilen) verbunden, bsp. mit Sensoren und/oder Aktoren und/oder einer bsp. als LED ausgebildeten Anzeigevorrichtung. Zur Pufferung und Glättung der Bordnetzspannung auf dem Bordnetz 6 des Kraftfahrzeugs und zum Schutz vor Überspannungen sind im Steuergerät 1 weiterhin die Verpolschutzdiode 60 und der Pufferkondensator 70 vorgesehen.
  • Die als Mikrocontroller μC ausgebildete Spannungskontrolleinheit 20 weist bsp. einen kostengünstigen Mikrocontrollerkern μC mit einem Niedrigstrom Betriebsmodus, einen Speicherbaustein zur Parametrierung der Aufweckbedingungen und Einschlafbedingungen (bsp. Flashspeicher, OTP, EEPROM oder RAM), eine Spannungsüberwachung (Unterspannungsreset), über die Verbindungsleitung 22 extern ansteuerbare aufweckfähige Interrupt-Eingänge, einen Analog-Digital-Wandler, einen ausfallsicheren On-Chip Oszillator und einen On-Chip Watchdogtimer auf.
  • In eine als anwenderspezifischer Schaltkreis ASIC oder modifizierter Standardbaustein ausgebildete Spannungskontrolleinheit 20 können weitere passive oder aktive Bauteile des Steuergeräts 1 integriert werden, insbesondere ein Temperatursensor, die Schalteinheit 30, der DC-DC-Wandler 40, die Verpolschutzdiode 60 und der Pufferkondensator 70.
  • Vom Steuergerät Batterieenergiemanagement als zentraler Steuereinheit 4 werden codierte Steuersignale 7 bsp. an mehrere Komfortfunktionen des Kraftfahrzeugs betreffende Steuergeräte (bsp. Türsteuergerät, Lichtsteuergerät, Radiogerät etc.) als Teilnehmer des Datenbussystems 2 (CAN-Bussystems) mittels der Busleitungen 3 als Datenübertragungsstrecke leitungsgebunden übertragen. Insbesondere werden vom Steuergerät Batterieenergiemanagement als zentraler Steuereinheit 4 Steuerbits 7 für das Spannungsversorgungsmanagement der einzelnen Steuergeräte 1 als codierte Steuersignale übertragen, wobei jedem der Steuergeräte 1 ein eigenes Steuerbit 7 zugeordnet ist; diese Zuordnung der Steuerbits 7 kann auf Basis bestimmter Netzwerk-IDs und des zugehörigen Datenübertragungsprotokolls des Datenbussystems 2 (CAN-Bussystems) erfolgen. Bsp. werden die Steuerbits von der zentralen Steuereinheit 4 zyklisch an die Steuergeräte 1 übertragen, wodurch in jedem Steuergerät 1 eine bestimmte Bitfolge 8 basierend auf den zugeordneten Steuerbits 7 generiert wird. Die Steuergeräte 1 des Datenbussystems 2 (CAN-Bussystems) kön nen von der zentralen Steuereinheit 4 einzeln oder in Gruppen selektiv angesteuert werden („Fernsteuerung" der Spannungsversorgung der vernetzten Steuergeräte 1), insbesondere durch Parametrieren der Netzwerk-IDs für die einzelnen Steuergeräte 1 oder Gruppen von Steuergeräten 1, d.h. im beschriebenen Beispielfall durch Parametrieren der CAN-IDs des CAN-Bussystems als Datenbussystem 2.
  • Die am Steuereingang 21 über die Busleitung 4 mit dem Steuerbit 7 als Steuersignal beaufschlagte Spannungskontrolleinheit 20 überwacht das über die Busleitung 3 als Datenübertragungsstrecke übertragene Steuerbit 7 und wertet dessen Bitfolge 8 mittels einer Auswertefunktion 27 aus, bsp. hinsichtlich der Häufigkeit des Auftretens der jeweiligen Parität der Steuerbits 7 in der Bitfolge 8, insbesondere mittels einer Filterfunktion als Auswertefunktion 27, vorzugsweise mittels einer Tiefpass-Filterfunktion. Entsprechend der Auswertung mittels der Auswertefunktion 27 und der hieraus generierten Ausgangsgröße 26 der Auswertefunktion 27 werden die spannungsabhängigen Betriebsmodi für den Prozessor 10 des Steuergeräts 1 und für die spannungsversorgten Bauteile 50 des Steuergeräts vorgegeben sowie die Überwachungsfunktionen für den Prozessor 10 des Steuergeräts 1 ausgeführt. Bsp. wird mittels einer Tiefpass-Filterfunktion als Auswertefunktion 27 durch Verarbeitung der Bitfolge 8 als Ausgangsgröße 26 ein zwischen 0 % und 100 % liegender Filterwert erzeugt.
  • Als Überwachungsfunktionen für den Prozessor 10 des Steuergeräts 1 werden realisiert:
    • • Resetfunktion RESET: Die Resetfunktion RESET für den Prozessor 10 des Steuergeräts 1 wird insbesondere dann ausgeführt, wenn das Steuerbit 7 der Bitfolge 8 ganz überwiegend eine vorgebbare Parität annehmen (bsp. überwiegend den HIGH-Pegel „1 "), insbesondere falls der durch Verarbeitung der Bitfolge 8 des Steuerbits 7 generierte Filterwert 26 einen parametrierbaren Schwellwert überschreitet oder unterschreitet (d.h. die Bitfol ge 8 alterniert nicht mehr), bsp. falls der Filterwert 26 einen Schwellwert von bsp. 90 % überschreitet Weiterhin wird infolge eines Spannungseinbruchs der Versorgungsspannung UB oder infolge von Unerspannung die Resetfunktion RE-SET vorgegeben, bsp. indem ein parametrierbarer intelligenter Fensterwatchdog herangezogen wird, der beim Ausbleiben von zyklischen Triggersignalen des Prozessors 10 oder bei falschen Triggersignalen die Resetfunktion RESET aktiviert. Beim Ausführen der Resetfunktion RESET wird über die Resetleitung 25 der Prozessor 10 des Steuergeräts 1 neu gestartet („gebootet") und somit ein kompletter Neustart des Steuergeräts 1 durchgeführt.
    • • Watchdogfunktion WD: Von der Spannungskotrolleinheit 20 wird die Watchdogfunktion WD des Steuergeräts 1 mittels der permanent aktivierten Watchdogtimer realisiert und anhand der Ausgangssignale der Watchdogtimer über die Verbindungsleitung 24 ein bestimmter Betriebsmodus des Prozessors 10 vorgegeben. Die Spannungskontrolleinheit 20 prüft zyklisch alle betriebsnotwendigen Prozesse des Steuergeräts 1, wie bsp. Betriebssystem, Tasks, Kommunikation mit dem Datenbussystem 2, Schnittstellenkommunikation und die Peripherie des Steuergeräts 1, so dass gewährleistet ist, dass das Steuergerät 1 nur in einem ordnungsgemäßen Zustand betrieben wird. Falls der Prozessor 10 selbst über einen internen Watchdogtimer verfügt, wird über die Verbindungsleitung 24 bidirektional zwischen der Spannungskontrolleinheit 20 und dem Prozessor 10 kommuniziert.
  • Als spannungsabhängige Betriebsmodi des Steuergeräts 1 werden (insbesondere nach Auswertung der Tiefpass-Filterfunktion als Auswertefunktion 27) vorgegeben:
    • • Normalmodus ON: Der Normalmodus ON wird vorgegeben, wenn das Steuerbit 7 der Bitfolge 8 mit jeder Übertragung seine Parität innerhalb bestimmter, parametrierbarer Zeitfenster wechselt („0/1 Toggle"), insbesondere falls der durch Verarbeitung der Bitfolge 8 mittels der Tiefpass-Filterfunktion als Auswertefunktion 27 generierte Filterwert 26 einen ersten Schwellwert von bsp. 25 % überschreitet oder im Wertebereich zwischen dem ersten Schwellwert von bsp. 25 % und einem zweiten Schwellwert von bsp. 90 % liegt. Ebenso wird der Normalmodus ON vorgegeben, wenn das Steuerbit 7 überhaupt nicht auf dem Datenbussystem 2 (CAN-Bussystem) gesendet wird; hierdurch wird eine Kompatibilität mit andersartigen Systemen ohne derartige Steuerbits 7 gewährleistet und außerdem auch ein Betrieb des Steuergeräts 1 bei einem Ausfall des Datenbussystems 2 (CAN-Bussystems) ermöglicht. Im Normalmodus ON wird von der Spannungskontrolleinheit 20 des jeweiligen Steuergeräts 1 die von der Bordnetzspannung UB abgeleitete Versorgungsspannung für den Prozessor 10 (bsp. 5 V/3 V) und für alle spannungsversorgten Bauteile 50 (bsp. 5 V/3 V), insbesondere für die Peripherie-Bauteile des betreffenden Steuergeräts 1 aufrechterhalten, d.h. Prozessor 10 und alle spannungsversorgten Bauteile 50 des Steuergeräts 1 werden vollständig mit Spannung versorgt. Die mittels der Verbindungsleitung 24 realisierte Watchdog-Überwachung des Prozessors 10 des Steuergeräts 1 ist „scharf", d.h. anhand der Ausgangssignale der Watchdogtimer in der Spannungskontrolleinheit 20 wird entsprechend der Auswertung der Bitfolge 8 der jeweilige spannungsabhängige Betriebsmodus für den Prozessors 10 des Steuergeräts 1 vorgegeben oder die Resetfunktion über die Resetleitung 25 ausgeführt. Falls der Prozessor 10 selbst über einen internen Watchdogtimer verfügt, wird über die Verbindungsleitung 24 bidirektional zwischen der Spannungskontrolleinheit 20 und dem Prozessor 10 kommuniziert.
    • • Schlafmodus: Unterschreitet im Normalmodus ON die Versorgungsspannung UB (die Bordnetzspannung) am Pufferkondensator 70 einen bestimmten Schwellwert, werden stromintensive Bauteile des Steuergeräts 1, insbesondere Verbraucher wie LEDs, Induktivsteller oder auch Slave-Prozessoren über das entsprechende Schaltelement 32 der Schalteinheit 30 ausgeschaltet. Dadurch wird die Stromaufnahme des Steuergeräts 1 reduziert und die Kondensatorladung des Pufferkondensators 70 für eine längere Überbrückungszeit genutzt, so dass der Pufferkondensator 70 mit einer geringen Kapazität realisiert werden kann. Sinkt die Versorgungsspannung UB durch die Entladung des Pufferkondensators 70 unter eine applizierbare Minimalspannung, wird auch der Prozessor 10 des Steuergeräts 1 abgeschaltet. Sobald die Versorgungsspannung UB nach dem Spannungseinbruch wieder ansteigt, kann der Prozessor 10 des Steuergeräts 1 seine Funktion schnell wieder aufnehmen, ohne dass eine Resetfunktion über die Resetleitung 25 ausgeführt wird. Weiterhin kann ein Aufweckvorgang extern durch Betätigung eines Bedienelements (bsp. eines Tasters) bei Ansteuerung der Interrupt-Eingänge der Spannungskotrolleinheit 20 über die Verbindungsleitung 22 ausgeführt werden.
    • Ausschaltmodus OFF: Durch einen Abschaltvorgang wird vom Normalmodus ON in den Ausschaltmodus OFF übergegangen, der entweder als reguläre Abschaltung („power oft" durch den Benutzer initiiert oder beim Vorliegen von internen oder externen Einschlafbedingungen) oder mittels des für das jeweilige Steuergerät 1 charakteristischen Steuerbits 7 („ferngesteuerte Abschaltung" durch das zentrale Steuergerät 4 initiiert) realisiert werden kann. Der Ausschaltmodus OFF wird insbesondere vorgegeben, wenn das Steuerbit 7 der Bitfolge 8 ganz überwiegend eine vorgebbare, zur Ausführung der Resetfunktion RESET komplementäre Parität annimmt (bsp. ganz überwiegend den LOW-Pegel „0"), insbesondere falls der durch Verarbeitung der Bitfolge 8 des Steuerbits 7 generierte Filterwert 26 einen Schwellwert von bsp. 10 % unterschreitet oder einen entsprechenden Schwellwert überschreitet. Beim Abschaltvorgang können die von der zentralen Steuereinheit 4 einzeln oder in Gruppen selektiv angesteuerten Steuergeräte 1 bsp. alle gemeinsam abgeschaltet werden (forciertes „ferngesteuertes" Abschalten aller vernetzten Steuergeräte 1 durch gleichzeitiges Senden aller Steuerbits 7 der Steuergeräte 1 bsp. auf LOW-Pegel „0") oder gruppenweise abgeschaltet werden (forciertes „ferngesteuertes" Abschalten einzelner oder mehrerer Gruppen vernetzter Steuergeräte 1 durch gleichzeitiges Senden deren Steuerbits 7 bsp. auf LOW-Pegel „0") oder einzeln abgeschaltet werden, bsp. zur Stromprüfung durch die zentrale Steuereinheit 4 Steuergerät Batterieenergiemanagement (bei der Einzelabschaltung eines bestimmten Steuergeräts 1 wird nur das Steuerbit 7 dieses Steuergeräts 1 bsp. auf LOW-Pegel „0" gesendet, während die Steuerbits 7 aller anderen Steuergeräte 1 zwangsweise aktiv bsp. auf HIGH-Pegel „1" gesendet werden). Im Ausschaltmodus OFF werden der Prozessor 10 und alle spannungsversorgten Bauteile 50 des Steuergeräts 1 von der Versorgungsspannung UB getrennt, insbesondere Peripherie-Bauteile 50 wie Aktoren, Sensoren, LEDs etc. Die Resetleitung 25 zwischen Spannungskontrolleinheit 20 und Prozessor 10 wird durch die Spannungskontrolleinheit 20 permanent aktiviert. Bsp. wird ein applizierbares Zeitlimit gesetzt, während dessen ein Wiedereinschalten des Prozessors 10 und der spannungsversorgten Bauteile 50 (Stromverbraucher) verhindert wird. Gleichzeitig wird ein Flag der Spannungskontrolleinheit 20 gelöscht, das beim Einschaltvorgang (Wechsel vom Ausschaltmodus zum Normalmodus) einen Bootvorgang des Prozessors 10 verzögert (die Einschaltverzögerung wird nur bei einer ferngesteuerten Abschaltung oder einer mehrfach erkannten Fehlfunktion (insbesondere des Watchdogs) des Prozessors 10 aktiviert.
    • • Sicherungsmodus SAVE: Vor dem Abschaltvorgang wird zum Speichern der Daten des Steuergeräts 1, insbesondere der Daten des Prozessors 10 des Steuergeräts 1, ein Sicherungsmodus SAVE vorgegeben, von dem aus der Ausschaltmodus OFF automatisch eingenommen wird. Der Sicherungsmodus SAVE wird insbesondere vorgegeben, falls die Steuerbits 7 der Bitfolge 8 überwiegend eine vorgebbare Parität annehmen (bsp. überwiegend den LOW-Pegel „0"), insbesondere falls der durch Verarbeitung der Bitfolge 8 des Steuerbits 7 generierte Filterwert 26 einen Schwellwert von bsp. 25 % unterschreitet.

Claims (13)

  1. Kraftfahrzeug, mit mindestens einem von einem Prozessor (10) gesteuerten Steuergerät (1), und mit einem Spannungsversorgungssystem (6) zur Spannungsversorgung des mindestens einen Steuergeräts (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1) einen vom Spannungsversorgungssystem (6) permanent mit Spannung versorgten, mit einem Steuereingang (21) des Steuergeräts (1) verbundenen integrierten Schaltkreis als Spannungskontrolleinheit (20) aufweist, und dass die Spannungskontrolleinheit (20) in Abhängigkeit eines am Steuereingang (21) des Steuergeräts (1) anliegenden und in der Spannungskontrolleinheit (20) verarbeiteten Steuersignals (7) zumindest für den Prozessor (10) des Steuergeräts (1) einen bestimmten spannungsabhängigen Betriebsmodus vorgibt sowie mindestens eine spannungsabhängige Überwachungsfunktion für den Prozessor (10) des Steuergeräts (1) realisiert.
  2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungskontrolleinheit (20) als spannungsabhängigen Betriebsmodus für den Prozessor (10) des Steuergeräts (1) zumindest einen Normalmodus (ON) und einen Ausschaltmodus (OFF) vorgibt sowie als spannungsabhängige Überwachungsfunktion für den Prozessor (10) des Steuergeräts (1) eine Resetfunktion (RESET) und/oder eine Watchdogfunktion (WD) realisiert.
  3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungskontrolleinheit (20) als spannungsabhängigen Betriebsmodus für den Prozessor (10) des Steuergeräts (1) einen Sicherungsmodus (SAVE) vorgibt.
  4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungskontrolleinheit (20) als spannungsabhängigen Betriebsmodus für den Prozessor (10) des Steuergeräts (1) einen Schlafmodus vorgibt.
  5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungskontrolleinheit (20) die spannungsabhängigen Betriebsmodi Normalmodus (ON), Ausschaltmodus (OFF) und Schlafmodus für alle spannungsversorgten Bauteile (50) vorgibt.
  6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Steuereingang (21) des mindestens einen Steuergeräts (1) verbundene zentrale Steuereinheit (4) zur Generierung des Steuersignals (7) vorgesehen ist.
  7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuersignal (7) ein sukzessiv von der zentralen Steuereinheit (4) zum Steuergerät (1) übertragenes Steuerbit mit bestimmter Charakteristik vorgesehen ist.
  8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungskontrolleinheit (20) die Bitfolge (8) des Steuerbits (7) mittels einer Auswertefunktion (27) verarbeitet.
  9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungskontrolleinheit (20) die Bitfolge (8) des Steuerbits (7) mittels einer Tiefpass-Filterfunktion (27) verarbeitet.
  10. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein Datenbussystem (2) aufweist, über das das Steuersignal (7) zur Spannungskontrolleinheit (20) des Steuergeräts (1) übertragen wird.
  11. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (4) mit mehreren, jeweils eine Spannungskontrolleinheit (20) aufweisenden Steuergeräten (1) über ein Netzwerk, insbesondere über ein Datenbussystem (2), verbunden ist.
  12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungskontrolleinheit (20) an das jeweilige Steuergerät (1) über eine Parametrierung bei der Inbetriebnahme des jeweiligen Steuergeräts (1) angepasst ist.
  13. Kraftfahrzeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der spannungsabhängige Betriebsmodus für einzelne Steuergeräte (1) und/oder für Gruppen von Steuergeräten (1) durch das an das jeweilige Steuergerät (1) übertragene Steuerbit (7) selektiv vorgebbar ist.
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