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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Steuergerät bzw. ein Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
DE 10 2004 056 415 A1 ist ein integrierter Schaltkreis bekannt, der verschiedene Funktionen für ein Airbagsteuergerät aufweist. Dazu gehören beispielsweise Schnittstellen zur Anbindung von außerhalb des Steuergeräts befindlichen Sensoren. In dem integrierten Schaltkreis kann auch ein sogenannter Safety-Controller vorgesehen sein, der parallel zum Mikrocontroller die Sensorwerte auswertet, so dass zwei unterschiedliche hardwaremäßig getrennte Auswertepfade vorliegen.
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Aus der
DE 102 43 319 A1 ist ein Verfahren zur sicheren Datenübertragung in Datenbussen eines Verkehrsmittels bekannt. Hierbei werden Steuergeräte über einen Datenbus verbunden, Daten werden über den Datenbus mittels eines Datenbusprotokolls ausgetauscht, Nutzdaten und korrespondierende Adressierungsdaten werden von einem Mikrocontroller eines Steuergeräts zur Versendung bereitgestellt, wobei die Nutzdaten die zu versendenden Daten des Mikrocontrollers ohne Adressierungs- und Protokolldaten darstellen. Diese Daten werden an einen Kommunikationscontroller des Steuergeräts übertragen, wobei die Daten gemäß dem Datenbusprotokoll vom Kommunikationscontroller bearbeitet werden und mittels einer Sende-/Empfangseinheit des Steuergeräts über den Datenbus versendet werden.
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Aus der
DE 101 32 291 A1 ist eine Steuereinrichtung für elektrisch betriebene Funktionseinheiten in Kraftfahrzeugen bekannt. Die Kommunikationseinheiten kommunizieren mittels eines Bussystems untereinander sowie mit wenigstens einem Steuergerät. Hierbei übernimmt ausschließlich das einzige Steuergerät sämtliche Steuer-, Überwachungs- und Auswertefunktionen, während die Funktionseinheiten lediglich über vom Steuergerät beaufschlagte Aktuatoren und/oder Sensoren verfügen.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2008 011 945 A1 ist ein Steuergerät zur Ansteuerung von Personenschutzmittel für ein Fahrzeug in Abhängigkeit von wenigstens einem Signal einer steuergeräteexternen Unfallsensorik bekannt. Das Steuergerät weist einen integrierten Schaltkreis auf, der wenigstens eine Schnittstelle zur Anbindung des wenigstens einen Signals in einem ersten Übertragungsprotokoll aufweist. Weiterhin weist das Steuergerät einen Bustransceiver zur Anbindung des wenigstens einen Signals in einem zweiten Übertragungsprotokoll über einen Bus und zur Umsetzung des wenigstens einen Signals in das erste Übertragungsprotokoll auf, Der Bustransceiver ist derart mit der wenigstens einen Schnittstelle verbunden, dass der Bustransceiver das wenigstens eine Signal im ersten Übertragungsprotokoll an die wenigstens eine Schnittstelle überträgt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Steuergerät bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass, wenn die Sensordaten über eine Busverbindung zum Steuergerät gelangen, diese Sensordaten in ein Übertragungsformat von einem Bustransceiver umgesetzt werden, dass für die Anbindung Steuergeräte externer Unfallsensoren an dem integrierten Schaltkreis verwendet werden. Dadurch kann die bisherige Struktur des integrierten Schaltkreises und der unabhängigen Auswertung durch den Mikrocontroller und den Safety-Controller beibehalten werden. Die Architektur des integrierten Schaltkreises bleibt somit erhalten. Der Bustransceiver führt die Umsetzung durch, wobei Bustransceiver vorliegend ein breiter Begriff ist, der nicht nur die eigentliche Bustransceiver-Funktionalität beinhaltet, sondern eben auch die Umsetzung, die jedoch auch auf anderen Bausteinen angeordnet sein kann, entweder hard- und/oder softwaremäßig. Dabei kann die Umsetzung auch
durch Zwischenschritte erfolgen, wie beispielsweise, dass der Bustransceiver die eigentlichen Nutzdaten entnimmt, um sie dann der Umsetzung zuzuführen, die diese Umsetzung dann in das Übertragungsformat für die Schnittstelle des integrierten Schaltkreises durchführt.
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Zudem weist der Bustransceiver ein Erkennungsmodul zur Identifikation des wenigstens einen Signals in einem Busdatentelegramm auf. Diese Identifikation führt das Erkennungsmodul anhand wenigstens einen Bits in diesem Busdatentelegramm durch. Die Umsetzung erfolgt dann in Abhängigkeit von dieser Prüfung. Dabei kann es sich um ein einzelnes Bit handeln oder auch um ein Bitmuster. Dazu kann beispielsweise beim CAN-Bus der Identifikationsabschnitt im Arbitrierungsfeld oder auch ein Identifier im Nutzdatenabschnitt verwendet werden. Das Erkennungsmodul kann dabei hard- und/softwaremäßig ausgebildet sein, insbesondere kann es dabei von der Bustransceiverfunktionalität getrennt sein.
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Vorliegend bedeutet ein Steuergerät ein elektrisches Gerät, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Ansteuerungssignale für die Personenschutzmittel erzeugt. Dieses Steuergerät kann eine baulich geschlossene Einheit sein oder auch eine verteilte Einheit. Ansteuern bedeutet dabei das Aktivieren der Personenschutzmittel wie Airbags, Gurtstraffer, crashaktiver Kopfstützen, Fußgängerschutzmittel, aber auch aktiver Personenschutzmittel wie Bremsen oder einer Fahrdynamikregelung.
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Unter dem Signal der Unfallsensorik, beispielsweise einer Beschleunigungs-, Luftdruck-, Körperschall-, Drehbewegungssensorik kann alle möglichen Ausprägungen aufweisen, insbesondere kann es sich um ein einzelnes Signal, um ein Multiplex usw. handeln. Die Unfallsensorik ist steuergeräteextern angeordnet. Dabei kann die Unfallsensorik in einem Sensorcluster und/oder auch verteilt im Fahrzeug angeordnet sein, beispielsweise in den Seitenteilen und an der Fahrzeugfront bzw. Fahrzeugheck. Unbeschadet davon kann das Steuergerät selbst auch noch eine weitere Unfallsensorik im Steuergerät aufweisen.
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Der integrierte Schaltkreis besteht üblicherweise aus einem Halbleitersubstrat; es können jedoch auch mehrere solche Substrate in einem Chipgehäuse sein. Die
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Schnittstelle ist dabei zumindest teilweise hardwaremäßig ausgebildet und ermöglicht den Empfang des wenigstens einen Signals im ersten Übertragungsprotokoll. Das Übertragungsprotokoll bezieht sich zumindest auf die sogenannte Data-Link-Layer, d. h. zumindest das Rahmenformat ist durch das erste Übertragungsprotokoll festgelegt. Dazu gehören beispielsweise die Felder in einem Datenrahmen und die Länge dieser Felder.
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Wie oben dargestellt weist der Bustransceiver nicht nur die eigentliche Bustransceiverfunktionalität auf, sondern erfindungsgemäß auch die Umsetzung, wobei diese beiden Funktionalitäten nicht in einem einzigen Baustein integriert sein müssen, sondern die beiden Funktionalitäten können auch auf zwei verschiedenen logischen Schaltkreisen implementiert sein. Auch eine softwaremäßige Lösung ist möglich.
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Das zweite Übertragungsprotokoll ist dabei ein Busprotokoll und ist dabei auch zumindest in Bezug auf den Datenrahmen festgelegt, d. h. die Länge und die Bedeutung der einzelnen Felder dieses Datenrahmens. Der Bustransceiver überträgt dann das umgesetzte Signal in das erste Übertragungsprotokoll an die Schnittstelle, so dass dann die Verarbeitung nach der Schnittstelle so geschehen kann, wie es bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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Der verwendete Bus kann ein CAN-Bus, ein TTCAN, ein Flexray, ein LIN oder ein K-Bus sein. Auch andere entsprechende Bussysteme können dabei Verwendung finden. Der Bustranceiver und das Busprotokoll sind dann entsprechend ausgestaltet.
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Aus den abhängigen Ansprüchen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steuergeräts bzw. Verfahrens zur Ansteuerung von Personenschutzmitteln für ein Fahrzeug.
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Es ist dabei vorteilhaft, dass der Bustransceiver als CAN-Bus-Transceiver ausgebildet ist und das zweite Protokoll das CAN-Bus-Protokoll ist. Der CAN-Bus ermöglicht auch in seinen neusten Generationen eine große Bandbreite an Übertragungsgeschwindigkeiten und weist eine große Flexibilität hinsichtlich der angeschlossenen Komponenten auf. Darüber hinaus handelt es sich um eine sichere und zuverlässige Datenübertragung. Alternativ sind jedoch auch alle anderen verfügbaren Buskonzepte möglich.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die wenigstens eine Schnittstelle eine PSI5-Schnittstelle ist und das erste Übertragungsprotokoll das PSI5-Protokoll ist. Dies geht beispielsweise aus der vorläufigen Spezifikation auf der Internetseite www.psi5.org und dort aus der Spezifikation vom 14.06.2007 hervor. Auch bei dieser Schnittstelle handelt es sich um eine zuverlässige und insbesondere in der Fahrzeugtechnik etablierte Schnittstelle, die kostengünstig implementiert werden kann. Insbesondere können eine Vielzahl von Schnittstellen auf dem integrierten Schaltkreis vorhanden sein. Alternativ sind jedoch auch andere vergleichbare Schnittstellen und Protokolle möglich.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts,
- 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 ein Datenrahmen für das zweite Übertragungsprotokoll und
- 4 einen Datenrahmen für das erste Übertragungsprotokoll.
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1 zeigt in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße Steuergerät SG. Vorliegend sind nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Komponenten dargestellt. Weitere für den Betrieb des Steuergeräts notwendigen Komponenten wie beispielsweise eine Energieversorgung sind der Einfachheit halber weggelassen worden.
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Das Steuergerät, das beispielsweise ein Gehäuse aus Metall und/oder Kunststoff aufweist, weist einen CAN-Transceiver CAN-TC als Bustransceiver auf, um einen CAN-Bus CAN an das Steuergerät SG anzubinden. Der CAN-Bus-Transceiver CAN-TC sorgt für den Datenverkehr von und zu dem Steuergerät über den Bus CAN. Der CAN-Bus-Transceiver CAN-TC besteht dabei beispielsweise aus einem einzigen integrierten Schaltkreis. Er kann Teil eines größeren integrierten Schaltkreises sein oder aus mehreren integrierten Schaltkreisen bestehen. Insbesondere kann auch als Software zumindest teilweise auf diesem CAN-Transceiver CAN-TC ablaufen.
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Über den CAN-Bus CAN überträgt ein Sensorsteuergerät DCU Sensordaten einer Unfallsensorik US, die das Sensorsteuergerät DCU über seinen CAN-Transceiver CAN-IF über den CAN-Bus zum Steuergerät SG in der CAN-Busspezifischen Weise überträgt.
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Der CAN-Transceiver CAN-TC untersucht die Busdatentelegramme, die vom Sensorsteuergerät DCU stammen, mit dem Erkennungsmodul EM, das wenigstens ein Bit in jedem Busdatentelegramm daraufhin untersucht, ob das CAN-Datentelegramm in der erfindungsgemäßen Art umgesetzt werden muss.
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Ist das der Fall, dann sorgt ein Umsetzer U für die Umsetzung der Nutzdaten aus dem CAN-Bus-Datentelegramm in ein PSI5-Datentelegramm und der CAN-Transceiver CAN-TC überträgt dann diese umgesetzten Daten über die Leitung PAS zu einer Schnittstelle PAS-IF. Mit dem Protokoll PSI5 ist es nämlich möglich, externe Sensoren direkt an die Schnittstelle PAS-IF anzubinden. Vorliegend wird dieser Zwischenschritt vorgenommen, da nunmehr die Sensoren über den CAN-Bus übertragen werden.
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Die Schnittstelle PAS-IF ist Teil eines System-ASICs SA, also ebenfalls eines integrierten Schaltkreises, der verschiedene Funktionen für das Steuergerät SG beherrbergt. Dazu zählen neben der Schnittstelle PAS-IF auch beispielsweise ein Safetycontroller SCON, eine Zündkreisansteuerung FLIC und eine SPI-Schnittstelle SPI zur Übertragung von Daten an den Mikrocontroller µC. Es können mehr, aber auch weniger als die genannten Funktionen im System-ASIC SA angeordnet sein. Insbesondere können auch mehrere solcher System-ASICs im Steuergerät SG vorhanden sein.
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Die über die Leitung PAS vom System-ASIC SA in der Schnittstelle PAS-IF empfangenen Daten werden zum Einen im Mikrocontroller µC über die SPI-Schnittstelle und die Leitung 100 zur Verfügung gestellt und zum Anderen an den Safetycontroller SCON weitergegeben. Der Mikrocontroller µC weist einen Auswertealgorithmus auf, um die Sensordaten daraufhin zu untersuchen, ob die Ansteuerung von Personenschutzmitteln aufgrund dieser Sensordaten notwendig ist. Parallel dazu führt auch der Safetycontroller SCON eine solche Untersuchung allerdings in einer einfacheren Art und Weise durch. Damit wird eine Redundanz von Auswertepfaden erreicht. Die Ergebnisse dieser Auswertungen werden der Zündkreisansteuerung FLIC übertragen, die die Ergebnisse durch eine Logik, beispielsweise eine logische Und-Bildung auswertet. Nur wenn sowohl die Auswertung durch den Mikrocontroller µC als auch durch den Safetycontroller SCON ergeben hat, dass die Ansteuerung der Personenschutzmittel notwendig ist, erfolgt die Ansteuerung dieser Personenschutzmittel, in dem elektrische Leistungsschalter geschlossen werden, um beispielsweise ein Zündelement von Airbags zu bestromen und damit zur Auslösung zu bringen.
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Das Ansteuersignal insbesondere vom Mikrocontroller µC an die Zündkreisansteuerung FLIC beinhaltet insbesondere, welche Personenschutzmittel wann und wie stark anzusteuern sind. Eine entsprechende Auswertung ist durch Logikschaltkreise in der Zündkreisansteuerung FLIC vorgesehen.
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2 erläutert in einem Flussdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren. In Verfahrensschritt 200 werden über den CAN-Bus CAN Datentelegramme vom CAN-Bus-Transceiver CAN-TC empfangen. Im Verfahrensschritt 201 untersucht das Erkennungsmodul EM, ob die empfangenen Datentelegramme relevant sind, indem zumindest ein Bit oder auch Bitmuster daraufhin untersucht werden. Ist das nicht der Fall, wird zu Verfahrensschritt 200 zurückgesprungen. Ist es jedoch der Fall, dann wird zu Verfahrensschritt 202 gesprungen, denn nun setzt der Umsetzer U die Nutzdaten aus dem CAN-Daten-Telegramm in ein PSI5 oder PAS-Protokoll um. Dabei handelt es sich um ein Protokoll, mit dem auch direkt externe Sensoren an die Schnittstelle PAS-IF angebunden werden können. In Verfahrensschritt 203 erfolgt die Übertragung in diesem Protokoll zur Schnittstelle PAS-IF. Die Daten werden dann dem Mikrocontroller µC zugeführt, so dass im Verfahrensschritt 204 der Mikrocontroller µC diese Daten mit seinem Auswertealgorithmus auswerten kann. Parallel dazu werden die Daten auch dem Safetycontroller SCON zugeführt, der ebenfalls diese Daten auswertet. Dies geschieht im Verfahrensschritt 205.
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In Verfahrensschritt 206 erfolgt die Übertragung der Auswerteergebnisse an die Zündkreisansteuerung FLIC, die nur dann eine Ansteuerung der Personenschutzmittel PS durchführt, wenn beide Auswertungen eine Ansteuerung ergeben haben. Demnach wird zumindest eine logische Und-Verknüpfung durch die Zündkreisansteuerung FLIC der beiden Ergebnisse durchgeführt. In Verfahrensschritt 207 erfolgt dann gegebenenfalls die Ansteuerung.
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3 zeigt ein prinzipielles Aussehen eines CAN-Datentelegramms. Die Länge kann dabei variabel sein. Der Datenrahmen beginnt mit einem Startfeld SOF, das das dominante bzw. rezessive Bit beinhalten kann. Danach folgt das Arbitrierungsfeld AF, das eine Identifier-Sequenz von 11 oder 29+2 Bit, ID1, plus einem RTR-Bit, das für ein sogenanntes Remote-Transmission-Request verwendet wird, aufweist. Danach folgt das Kontrollfeld CTRL, das beispielsweise aus 6 Bit besteht. Auf das Controllfeld CTRL folgt das Datenfeld DA, das 0 bis 64 Bit in Einheiten von 8 Bit aufweist. Auch hier kann eine Identifizierung ID2 vorgesehen sein, um dem Erkennungsmodul EM mitzuteilen, dass dieses Datentelegramm relevant ist und umgesetzt werden muss. Danach folgt das Prüfsummenfeld CRC mit 16 bzw. 15 Bit plus einem rezessiven sogenannten CRC-Delimiter-Bit. Dann folgt das Bestätigungsfeld ACK aus 2 Bit, bestehend aus einem ACK-Slot plus einem rezessiven ACK-Delimiter. Der Rahmen endet mit dem Feld EOF, das 7 Bit rezessiv aufweist.
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Relevant sind vorliegend die Identifizierungsabschnitte ID1 und ID2, die auch an anderen Stellen angeordnet sein können, um dem Bustransceiver mitzuteilen, dass dieses Datentelegramm für die Schnittstelle PAS-IF umgesetzt werden muss oder nicht.
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4 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines PSI5-Datenrahmens und damit des entsprechenden Übertragungsprotokolls. Der Datenrahmen beginnt mit Startbits SB, die beispielsweise 1 oder 2 Bit lang sein können. Dann folgen die Datenbits, beispielsweise 10 oder 16 Bit und schließlich Parity-Bits PB, die auch 1 oder 2 Bit oder länger sein können. Die Datenbits werden vorliegend mit DB abgekürzt.
