DE102007045345A1

DE102007045345A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007045345A1
Application number: DE200710045345
Authority: DE
Inventors: Oskar Iglesias Cid
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-09-22
Filing date: 2007-09-22
Publication date: 2009-04-02
Also published as: WO2009036834A1; DE102007045345A8

Abstract

In einem Kraftfahrzeug erfolgt die Kommunikation zwischen elektronischen Steuergeräten erfindungsgemäß ausschließlich über eine Versorgungsleitungsstruktur. Dies wird dadurch möglich, dass man ein Hybridsystem verwendet: Die elektronischen Steuergeräte werden in ihrem Aufbau im Vergleich zur Verwendung von herkömmlichen Kommunikationsbussen nur in der Hardware geändert, nicht aber in der Software. Ein Sender-Empfänger nimmt die Aufgabe der Bitübertragung über die Versorgungsleitungsstruktur wahr, und alle höheren Aufgaben, die das Open Systems Interconnection Referenzmodell der internationalen Standardisierungsorganisation definiert, werden von einem auch von herkömmlichen elektronischen Steuergeräten bekannten Mikroprozessor oder Mikrocontroller wahrgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug und befasst sich mit dem Gebiet der Kommunikation von elektronischen Steuergeräten, die jedes Kraftfahrzug heutzutage aufweist. Üblicherweise kommunizieren die elektronischen Steuergeräte miteinander über spezifische Kommunikationsbusse. In Kraftfahrzeugen werden ganz bestimmte Kommunikationsbussysteme verwendet. Heutzutage sind vor allem der CAN-Datenbus (wobei CAN für Controller Area Network steht), der LIN-Datenbus (wobei LIN für Local Interconnect Network steht) und der MOST optische Datenbus (wobei MOST für Media Oriented Systems Transport steht) verbreitet. Für die Zukunft ist der Einsatz von Flexray Datenbussen, von TTP-Datenbussen (wobei TTP für Time Triggered Protocol steht), und Firewire/USB Datenbussen etc. geplant. Für jede Art von Kommunikations- bzw. Datenbus gibt es spezifische elektronische Steuergeräte, die das jeweilige Protokoll beherrschen.
Außerhalb des Bereichs von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, Daten über (Spannungs-)Versorgungsleitungen zu versenden. Man bezeichnet dies auch mit dem englischen Begriff „Powerline Communications", kurz PLC.
Es wurde bereits erwogen, PLC in Kraftfahrzeugen einzusetzen. Mit der Thematik befassen sich beispielsweise Patentdruckschriften der Robert Bosch GmbH: In der DE 101 42 408 A1 ist beschrieben, dass in einem Kraftfahrzeug eine Kommunikation über die Versorgungsleitungen ersatzweise bei Ausfall des eigentlichen Kommunikationsbusses erfolgen kann, wenn die Steuergeräte mit einem PLC-Transceiver (wobei ein Transceiver ein Sender-Empfänger ist) ausgestattet werden. In der DE 101 42 409 A1 ist beschrieben, dass eine Versorgungsleitungsstruktur in einem Kraftfahrzeug zur Übertragung von Informationen zwischen Kraftfahrzeugkomponenten stattfinden kann, wenn die Versorgungsleitungsstruktur gesonderte, von der Fahrzeugkarosserie elektrisch getrennte Versorgungsleitungen als Rückleitungen von den Komponenten zumindest einer Energiequelle des Kraftfahrzeugs aufweist.
In der Praxis wird in Kraftfahrzeugen bisher eine Kommunikation über Versorgungsleitungen noch nicht eingesetzt. Ein Grund unter mehreren hierfür ist es, dass man bisher keine geeigneten Protokolle für sämtliche Kommunikationsaufgaben entwickelt hat. Unterschiedliche Kommunikationsaufgaben, wie sie in den Kommunikationsnetzen auftreten, sind in dem so genannten OSI-Referenzmodell (Open Systems Interconnection Reference Model) der internationalen Standardisierungsorganisation (ISO) beschrieben. Die Kommunikationsaufgaben werden unterschiedlichen Schichten zugeordnet. Sender und Empfänger haben zu jeder Schicht eine Instanz, und die Kommunikation zwischen Instanzen, die zur gleichen Schicht zugehörig sind, erfolgt über ein vorbestimmtes Protokoll. Es hat sich als problematisch erwiesen, zu sämtlichen sieben Schichten des USI-Referenzmodells Protokolle zu entwickeln, die bei Kommunikation über die Versorgungsleitungen verwendbar sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie tatsächlich sämtliche Kommunikation in einem Kraftfahrzeug über die Versorgungsleitungen erfolgen kann.
Die Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Somit umfasst das Kraftfahrzeug eine Mehrzahl von elektronischen Steuergeräten, die über eine Versorgungsleitungsstruktur mit elektrischer Energie gespeist werden, wobei in dem Kraftfahrzeug kein gesonderter Bus für Kommunikation durch die Steuergeräte bzw. mit den Steuergeräten vorgesehen ist, und wobei jedes Steuergerät einen Sender-Empfänger zum Einkoppeln von Signalen in die Versorgungsleitungsstruktur und zum Auskoppeln von Signalen aus der Versorgungsleitungsstruktur aufweist. Die Grundidee dafür, dass auf den gesonderten Kommunikationsbus bzw. Datenbus verzichtet werden kann, besteht darin, dass sich der Sender-Empfänger die Kommunikationsaufgaben des elektrischen Steuergeräts mit einer weiteren Einheit teilt. Dies geschieht dadurch, dass Kommunikationsaufgaben gemäß zumindest der niedrigsten Schicht des OSI-Referenzmodells dem Sender-Empfänger zugeordnet sind, der sie gemäß einer auf die Verwendung der Versorgungsleitungsstruktur als Kommunikationsbus abgestimmten Arbeitsweise erfüllt. Hingegen werden die Kommunikationsaufgaben gemäß höheren Schichten des OSI-Referenzmodells als den dem Sender-Empfänger zugeordneten Schichten der weiteren Einheit zugeordnet, die die ihr zugeordneten Kommunikationsaufgaben gemäß einer bei Verwendung von von Versorgungsleitungsstrukturen verschiedenen Kommunikationsbussen, insbesondere herkömmlichen in Kraftfahrzeugen verwendeten Kommunikationsbussen, üblichen Arbeitsweise erfüllt.
Es handelt sich mit anderen Worten um eine Hybridlösung, bei der die Anpassung an die Verwendung der Versorgungsleitungsstruktur für die Kommunikation nur in Teilen erfolgt, nämlich in der niedrigsten Schicht oder mehreren niedrigen Schichten des OSI-Referenzmodells, sodass nur für diese niedrigsten Schicht(en) ein geeignetes Protokoll bereitgestellt werden muss, während ansonsten auf die bekannten Protokolle, zum Beispiels für CAN-Busse etc. (siehe die eingangs gegebene Aufstellung) vorgenommen werden kann.
Durch die Erfindung wird es ermöglicht, tatsächlich auf einen gesonderten Bus für die Kommunikation zu verzichten. Dadurch werden Kosten für die Buskabel selbst und für ihre Verlegung eingespart.
Die oben genannte weitere Einheit ist üblicherweise ein Mikroprozessor oder auch ein Mikrocontroller, und zwar kann ein solcher Mikroprozessor bzw. Mikrocontroller der Art eingesetzt werden, wie er in an herkömmlichen Kraftfahrzeugen verwendete Kommunikationsbusse anschließbaren Steuergeräten verwendbar ist bzw. üblicherweise verwendet wird. Dadurch ist die Entwicklung der elektronischen Steuergeräte besonders unaufwendig, und es können von einem Zulieferer für elektronische Steuergeräte, der diese üblicherweise zur Verwendung mit einem gesonderten Kommunikationsbus baut, selbige leicht umgestaltet werden, indem einfach der Sender-Empfänger ausgetauscht wird. Dies lässt sich so ausdrücken, dass sich das elektronische Steuergerät von herkömmlichen, bei Verwendung eines eigenen Kommunikationsbusses eingesetzten Steuergeräten lediglich in der Hardware, nicht aber in der Software unterscheidet, denn die Software ist auf dem Mikroprozessor bzw. Mikrocontroller abgelegt.
Im einzelnen kann der Mikroprozessor oder Mikrocontroller (also die weitere Einheit) somit so arbeiten, als sei er für Kommunikation über einen CAN-Datenbus, einen LIN-Datenbus, einen MOST optischen Datenbus oder einem Flexraybus (mit dann zugehörigem anderen Sender-Empfänger) vorgesehen. Werden zukünftig andere Bussysteme verwendet, kann die weitere Einheit auch für diese vorgesehen sein, damit sie nicht eigens für die Realisierung der Erfindung entwickelt werden muss, denn dann hat man den oben genannten Kostenvorteil.
Von den sieben Schichten des OSI-Referenzmodells kann dem Sender-Empfänger in einer besonders einfach zu realisierenden Ausführungsform lediglich die Aufgabe der Bitübertragung – was der niedrigsten Schicht entspricht – zugeordnet sein. Bevorzugt übernimmt die weitere Einheit die Wahrnehmung der Aufgaben aller sechs höheren Schichten des OSI-Referenzmodells.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, die schematisch ein an einer Versorgungsleitungsstruktur angeschlossenes elektronisches Steuergerät zeigt, wie es bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt die gesamte Kommunikation von elektronischen Steuergeräten (ECUS, Electronic Control Units) über eine Versorgungsleitungsstruktur (Power Supply). Die Versorgungsleitungsstruktur dient zur Versorgung des elektronischen Steuergeräts mit einer für dessen Betrieb ausreichenden Spannung. In an sich bekannter Weise weist das elektronische Steuergerät einen Mikroprozessor (μP) oder einen Mikrocontroller (μC) auf. Dieser kommuniziert mit einem Sender-Empfänger (PLC-Transceiver), der speziell für den Austausch von Informationen über die Versorgungsleitungsstruktur ausgebildet ist.
Das elektronische Steuergerät unterscheidet sich von herkömmlichen Steuergeräten, wie sie in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, lediglich durch den Sender-Empfänger, nicht aber durch den Mikroprozessor oder den Mikrocontroller. Üblicherweise nimmt der Mikroprozessor bzw. Mikrocontroller höhere Kommunikationsaufgaben in dem elektronischen Steuergerät wahr als der Sender-Empfänger. Vorliegend muss der Sender-Empfänger lediglich die Aufgabe der Bitübertragung über die Versorgungsleitungsstruktur wahrnehmen. Diese entspricht der Schicht 1 des OSI-Referenzmodells der internationalen Standardisierungsorganisation (ISO). Die weiteren, höheren Schichten für Kommunikationsaufgaben entsprechend dem OSI-Referenzmodell sind die Sicherungsschicht, die Vermittlungsschicht, die Transportschicht, die Sitzungsschicht, die Darstellungsschicht und die Anwendungsschicht. Die Aufgaben entsprechend diesen weiteren Schichten werden von dem Mikroprozessor oder Mikrocontroller wahrgenommen. Hierbei kann an bekannte Protokolle angeknüpft werden, und nur das Protokoll für die Bitübertragung, also für den Sender-Empfänger muss eigens an die Verwendung der Versorgungsleitungsstruktur als Kommunikationsbus angepasst sein.
Beispielsweise kann man ein CAN-PLC-Hybridnetz aufbauen, bei dem lediglich die Versorgungsleitungsstruktur als Kommunikationsbus verwendet wird und das elektronische Steuergerät, das üblicherweise bei der Verwendung von CAN-Bussen verwendet wird umgebaut wird, indem der sonst übliche CAN-Sender-Empfänger (CAN-Transceiver) durch den neuen Sender-Empfänger (PLC-Transceiver) ersetzt wird. So wird beispielsweise in herkömmlichen elektronischen CAN-Steuergeräten der CAN-Transceiver TEJA1054 verwendet, und dieser muss lediglich durch einen geeigneten PLC-Transceiver ersetzt werden. Man kann aber weiterhin den CAN-Mikrocontroller in dem elektronischen Steuergerät verwenden.
Genauso lässt sich ein MOST-PLC-Hybridnetz aufbauen: Standardmäßige elektronische Steuergeräte zum Anschluss an MOST-Busse umfassen einen Fotodioden-Sender-Empfänger, und dieser muss lediglich durch einen PLC-Sender-Empfänger ersetzt werden. Hingegen kann das elektronische Steuergerät, das üblicherweise zum Anschluss an MOST-Busse verwendet wird, den üblichen Mikrocontroller, zum Beispiels den OS8104, auch bei der Erfindung verwenden.
Dies alles lässt sich kurz so formulieren, dass im Vergleich zu herkömmlichen Steuergeräten bei der Erfindung die Hardware der elektronischen Steuergeräten geändert wird, die Software also nicht, also das, was in den Mikroprozessor oder Mikrocontroller einprogrammiert ist. Dadurch kann man die gesonderten Datenbusleitungen einsparen und ausschließlich die Versorgungsleitungsstruktur verwenden und erhält den Effekt einer beträchtlichen Kosteneinsparung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10142408 A1 [0003]
- DE 10142409 A1 [0003]

Claims

Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von elektronischen Steuergeräten (ECU), die über eine Versorgungsleitungsstruktur (Power Supply) mit elektrischer Energie gespeist werden, wobei in dem Kraftfahrzeug kein gesonderter Bus für Kommunikation durch die Steuergeräte (ECU) bzw. mit den Steuergeräten (ECU) vorgesehen ist, und wobei jedes Steuergerät (ECU) einen Sender-Empfänger (PLC-Transceiver) zum Einkoppeln von Signalen in die Versorgungsleitungsstruktur (Power Supply) und zum Auskoppeln von Signalen aus der Versorgungsleitungsstruktur (Power Supply) aufweist, wobei sich der Sender-Empfänger (PLC Transceiver), Kommunikationsaufgaben des elektrischen Steuergerätes (ECU) mit einer weiteren Einheit (μP–μC) teilt, indem Kommunikationsaufgaben gemäß zumindest der niedrigsten Schicht des Open Systems Interconnection Referenzmodells der internationalen Standardisierungsorganisation (des OSI-Referenzmodells) dem Sender-Empfänger (PLC-Transceiver) zugeordnet sind, der sie gemäß einer auf die Verwendung der Versorgungsleitungsstruktur (Power Supply) als Kommunikationsbus abgestimmten Arbeitsweise erfüllt, und indem Kommunikationsaufgaben gemäß höheren Schichten des OSI-Referenzmodells als den dem Sende-Empfänger (PLC-Transceiver) zugeordneten der weiteren Einheit (μP–μC) zugeordnet sind, die die ihr zugeordneten Kommunikationsaufgaben gemäß einer bei Verwendung von Versorgungsleitungsstrukturen verschiedenen Kommunikationsbussen üblichen Arbeitsweise erfüllt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die weitere Einheit ein Mikroprozessor (μP) oder Mikrocontroller (μC) ist der Art, wie er in an herkömmliche in Kraftfahrzeugen verwendete Kommunikationsbusse anschließbaren Steuergeräten verwendbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die weitere Einheit (μP–μC) so arbeitet, als sei sie für Kommunikation über einen Controller Area Network Datenbus, einen Local Interconnect Network Datenbus, einen Media Oriented Systems Transport optischen Datenbus und/oder einen Flexraybus vorgesehen.
Kraftfahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Sender-Empfänger (PLC-Transceiver) lediglich die Aufgabe der Bitübertragung wahrnimmt.