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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Steuergerät,
das in einem Schlafbetriebsmodus betreibbar ist, um eine Leistungsaufnahme
des Steuergeräts
zu reduzieren.
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Stand der Technik
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Steuergeräte für Kraftfahrzeuge
sind in der Regel zum Durchführen
von mehreren verschiedenartiger Funktionen ausgebildet und weisen
neben einem Normalbetriebsmodus auch einen so genannten Schlafbetriebsmodus
auf, in dem die Anzahl der ausgeführten Funktionen reduziert
wird, um Energie einzusparen. Während
im Normalbetriebsmodus die Funktionen des Steuergeräts vollständig ausgeführt werden,
wird nur ein Teil dieser Funktionen im Schlafbetriebsmodus ausgeführt bzw.
diese Funktionen werden nur teilweise und/oder mit einer verminderten Prozessorleistung
ausgeführt.
Beispielsweise werden beim Schlafbetriebsmodus einzelne Einheiten des
Steuergeräts
vollständig
abgeschaltet und diese erst wieder bei Auftreten eines Aufweckereignisses aktiviert.
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Ein
solches Aufweckereignis wird in der Regel im Steuergerät von extern
getriggert, z. B. durch ein entsprechendes Signal von einem oder
mehreren in dem Kraftfahrzeug angeordneten Bedienelementen und/oder
Sensoren, mit deren Hilfe eine entsprechende Änderung eines zu detektierenden
Zustandes erkannt werden kann. In Kraftfahrzeugen können beispielsweise
solche Sensoren, die als Aufweckquellen dienen, in Türgriffen,
Bedienelementen oder sonstigen Einrichtungen angeordnet sein, die
geeignet sind, ein Aufwecksignal bereitzustellen. Insbesondere können Schaltzustände von
Betätigungsschaltern
als Quellen von Aufwecksignalen verwendet werden.
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Wird
beispielsweise das Kraftfahrzeug abgestellt, wird das Steuergerät sofort
oder nach einiger Zeit in einen Schlafbetriebsmodus versetzt. In
dem Schlafbetriebsmodus werden die Aufweckquellen permanent abgefragt,
beispielsweise statisch durch Erkennen einer Zustandsänderung
oder über
ein Abfrageverfahren, bei dem in zeitlichen Abständen der Zustand der Aufweckquelle
detektiert wird.
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Jedoch
ist der Leistungsverbrauch eines Steuergeräts im herkömmlichen Schlafbetriebsmodus
nicht in jedem Fall vernachlässigbar,
und es ist daher wünschenswert,
insbesondere bei längeren Wartezeiten
im Schlafbetriebsmodus, den Energieverbrauch weiter zu reduzieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird durch das Steuergerät gemäß Anspruch
1 sowie das Verfahren zum Betreiben eines Steuergeräts gemäß dem nebengeordneten
Anspruch gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem
ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Steuergeräts zum Steuern von
mehreren Funktionen in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei in
einem Normalbetriebsmodus die mehreren Funktionen ausgeführt werden,
wobei das Steuergerät
mit einer Anzahl von Aufweckquellen verbunden ist. Das Verfahren
umfasst folgende Schritte:
- – Einnehmen eines ersten Schlafbetriebsmodus, wenn
im Normalbetriebsmodus eine erste Bedingung vorliegt, wobei in dem
ersten Schlafbetriebsmodus nur ein Teil der mehreren Funktionen
ausgeführt
wird und/oder mindestens eine der Funktionen mit verringerter Leistung
betrieben werden, so dass der gesamte Energieverbrauch im ersten Schlafbetriebsmodus
gegenüber
dem Energieverbrauch im Normalbetriebsmodus reduziert ist;
- – Einnehmen
eines zweiten Schlafbetriebsmodus, wenn im ersten Schlafbetriebsmodus
eine zweite Bedingung vorliegt, wobei in dem zweiten Schlafbetriebsmodus
nur ein Teil der Funktionen ausgeführt wird und/oder mindestens
eine der Funktionen mit verringerter Leistung betrieben werden, so
dass der gesamte Energieverbrauch im zweiten Schlafbetriebsmodus
gegenüber
dem Energieverbrauch im ersten Schlafbetriebsmodus reduziert ist.
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Eine
Idee des obigen Steuergeräts
besteht darin, mehrere Schlafbetriebsmodi vorzusehen, bei denen
verschiedene Leistungsverbräuche
realisiert werden können.
So kann beispielsweise ein erster Schlafbetriebsmodus ausgehend
von einem Normalbetriebsmodus eingenommen werden, indem eine erste
Gruppe von Aufweckquellen überwacht
wird und ein zweiter Schlafbetriebsmodus vorgesehen werden, in der
eine zweite Gruppe von Aufweckquellen, die in der Regel eine Untergruppe
der ersten Gruppe darstellt, überwacht
wird. Der zweite Schlafbetriebsmodus wird abhängig von einem bestimmten Ereignis,
das durch die zweite Bedingung definiert wird, ausgehend von dem
ersten Schlafbetriebsmodus eingenommen. Bei Vorliegen eines Aufweckereignisses
wird aus den Schlafbetriebsmodi in den Normalbetriebsmodus übergegangen.
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Weiterhin
kann bei einem Aufweckereignis, das bei einer Zustandsänderung
mindestens einer der Aufweckquellen ausgelöst wird, der Normalbetriebsmodus
eingenommen werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann die erste Bedingung umfassen, dass keine der Aufweckquellen
während
einer ersten Zeitdauer ein Aufweckereignis ausgelöst hat und
eine erste Zeitdauer verstrichen ist.
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Gemäß eijner
weiteren Ausführungsform kann
die zweite Bedingung umfassen, dass keine der im ersten Schlafbetriebmodus
aktiven Aufweckquellen während
einer zweiten Zeitdauer ein Aufweckereignis ausgelöst hat und
eine zweite Zeitdauer verstrichen ist.
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Weiterhin
können
die Funktionen mit verringerter Leistung betrieben werden, indem
diese mit verringerter Taktfrequenz und/oder mit verringerter Versorgungsspannung
betrieben werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt ist ein Steuergerät zum Steuern von mehreren
Funktionen in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das Steuergerät ausgebildet
ist, um in einem Normalbetriebsmodus die mehreren Funktionen auszuführen, wobei das
Steuergerät
mit einer Anzahl von Aufweckquellen verbunden ist, wobei das Steuergerät ausgebildet ist,
um:
- – einen
ersten Schlafbetriebsmodus einzunehmen, wenn im Normalbetriebsmodus
eine erste Bedingung vorliegt, wobei in dem ersten Schlafbetriebsmodus
nur ein Teil der Anzahl der Funktionen ausgeführt wird und/oder die Funktionen
mit verringerter Leistung betrieben werden, so dass der gesamte
Energieverbrauch im ersten Schlafbetriebsmodus gegenüber dem
Energieverbrauch im Normalbetriebsmodus reduziert ist;
- – einen
zweiten Schlafbetriebsmodus einzunehmen, wenn im ersten Schlafbetriebsmodus
eine zweite Bedingung vorliegt, wobei in dem zweiten Schlafbetriebsmodus
nur ein Teil der Anzahl der Funktionen ausgeführt wird und/oder die Funktionen
mit verringerter Leistung betrieben werden, so dass der gesamte
Energieverbrauch im zweiten Schlafbetriebsmodus gegenüber dem
Energieverbrauch im ersten Schlafbetriebsmodus reduziert ist.
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Gemäß einem
weitern Aspekt ist ein Computerprogramm vorgesehen, das, wenn es
auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren
ausführt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungsformen
werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit mehreren Steuergeräten und
mit mehreren Aufweckquellen;
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2 ein
Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben
eines Steuergeräts
mit mehreren Schlafbetriebsmodi.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt
ein Kraftfahrzeug mit mehreren Steuergeräten 1, die miteinander über ein
Bussystem 2, insbesondere ein CAN-Bussystem, verbunden sind.
Die Steuergeräte
können
beispielsweise ein Türsteuergerät, ein Dach-/Schiebedachsteuergerät, ein Steuergerät für einen
elektrischen Fensterheber, ein Steuergerät für eine Sitzverstellung, ein
Klimasteuergerät,
ein Lenkstockhebel-Steuergerät,
ein Heckklappensteuergerät,
ein Steuergerät
für eine Lichtanlage,
ein Radioempfänger,
ein Navigationsgerät,
ein Motorsteuergerät
und dergleichen umfassen.
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Jedes
der Steuergeräte 1 ist
mit einer oder mehreren Aufweckquellen 4 verbunden, die
beispielsweise Sensoren oder Schalter oder dgl. aufweisen, so dass
diese eine Zustandsänderung
detektieren und ein Aufwecksignal generieren können. Das Aufwecksignal kann
einem herkömmlichen
Betätigungssignal
eines Schalters oder dgl. entsprechen, wie z. B. die Betätigung eines
elektrischen Türgriffs. Einer
in der Aufweckquelle 4 vorgesehener Schalter kann direkt
mit einem der Steuergeräte 1,
dem der Schalter zugeordnet ist, gekoppelt sein, so dass eine Betätigung des
Schalters zum Aktivieren einer bestimmten Fahrzeugfunktion eine Änderung
der Schaltstellung hervorruft. Die Änderung der Schaltstellung
führt in
einem Normalbetriebsmodus zum Ausführen einer vorbestimmten Funktion.
In einem Schlafbetriebsmodus kann die Änderung der Schaltstellung
als Aufweckereignis interpretiert werden. Beispiele für derartige
Aufweckquellen 4 sind beispielsweise ein Türgriff,
ein Türschloß, ein Bedienelement
für elektrische
Fensterheber, ein Bedienelement für Sitzverstellungen, ein Bedienelement
für ein Klimasteuergerät, ein Lenkstock-Hebel,
ein Lichtschalter, ein Bedienelement eines Radioempfängers und
dergleichen. Allgemein kann jeder betätigbare Schalter als Aufweckquelle 4 dienen.
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Weiterhin
können
Aufweckquellen 4 als Sensoren ausgebildet sein, die beispielsweise
Fahrzeug und Umgebungszustände überwachen
und ein entsprechendes Zustandssignal bereitstellen. Das Zustandssignal
wird permanent oder in regelmäßigen Abständen in
dem Steuergerät 1 ausgewertet
und daraus ein entsprechendes Aufwecksignal generiert.
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Das
Steuergerät 1 wird
während
des Betriebs des Kraftfahrzeugs im Normalbetriebsmodus betrieben
und die oben genannten Bedienelemente bzw. Funktionseinheiten regelmäßig abgefragt,
um bei deren Bedienung die angeforderte, dieser Aufweckquelle 4 zugeordneten
Funktion mithilfe des der Aufweckquelle 4 zugeordneten
Steuergeräts 1 auszuführen.
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Wird
das Fahrzeug abgestellt, wird ein Teil der Steuergeräte 1 oder
alle Steuergeräte 1 nach
einer bestimmten ersten Zeitdauer nach dem Abstellen in einen Schlafbetriebsmodus
versetzt. Die ersten Zeitdauern können für die Steuergeräte 1 auch
verschieden sein. Dadurch wird der Stromverbrauch in den Steuergeräten 1 erheblich
reduziert. Der Schlafbetriebsmodus sieht dabei vor, dass einzelne
Untereinheiten des Steuergeräts 1 abgeschaltet
werden oder mit einem geringeren Betriebstakt betrieben werden,
um so die Leistungsaufnahme zu reduzieren. Im Schlafbetriebsmodus
werden die Aufweckquellen 4 weiterhin abgefragt und der
Schlafbetriebsmodus wird verlassen, wenn an einer der Aufweckquellen 4 eine
Zustandsänderung
detektiert wird.
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In 2 ist
ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben
eines der Steuergeräte 1 dargestellt.
Gemäß Schritt
S1 befindet sich das Steuergerät 1 in
einem Normalbetriebsmodus, in dem alle oder eine Anzahl von Funktionen
des Steuergeräts
ordnungsgemäß ausgeführt werden.
So kann das Steuergerät 1 beispielsweise auf
die Betätigung
von Türgriffen,
von diversen Bedienelementen z. B. zum Öffnen eines Schiebedachs, für einen
elektrischen Fensterheber, für
eine Sitzverstellung, für
ein Klimasteuergerät,
zum Öffnen einer
Heckklappe, für
eine Lichtanlage, für
einen Radioempfänger,
eines Lenkstockhebels und dergleichen, auf die Betätigung eines
Navigationsgerätes reagieren.
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In
Schritt S2 wird eine erste Bedingung abgefragt, bei der das Steuergerät 1 in
einen ersten Schlafbetriebsmodus versetzt werden soll. Ist die erste
Bedingung erfüllt,
so wird nachfolgend das Steuergerät 1 in dem Schritt
S3 in dem ersten Schlafbetriebsmodus betrieben. Ist die Bedingung
für die Einnahme
des Schlafbetriebsmodus nicht erfüllt (Alternative: nein), so
wird das Steuergerät
weiterhin in dem Schlafbetriebsmodus gemäß Schritt S1 betrieben.
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Die
erste Bedingung des Schrittes S2, die zum Übergang von dem Normalbetriebsmodus
zum ersten Schlafbetriebsmodus führt,
kann in einem Kraftfahrzeug beispielsweise ein abgeschalteter Motor
und ein abgezogener Zündschlüssel sein
sowie ein nicht betätigter
Zustand aller mit dem Steuergerät 1 verbundenen
Bedienelemente (Aufweckquellen 4). Alternativ kann vorgesehen
sein, dass der nicht betätigte
Zustand der Bedienelemente für
eine bestimmte erste Zeitdauer vorgelegen hat, bevor der erste Schlafbetriebsmodus
eingenommen wird. Eine weitere Alternative bzw. eine optionale Bedingung
für die Einnahme
des Schlafbetriebsmodus kann auch eine vorherige Verriegelung des
Kraftfahrzeugs mithilfe einer Verriegelungsvorrichtung sein.
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Im
ersten Schlafbetriebsmodus des Schrittes S3 arbeitet das Steuergerät 1 in
einem Energiesparmodus, bei dem nur wesentlichste Funktionen beibehalten
werden. Funktionen zur Steuerung des Kraftfahrzeugs sind im Wesentlichen
deaktiviert, so dass durch sie keine Leistungsaufnahme erfolgt.
Es werden lediglich die Aufweckquellen 4 permanent, in
regelmäßigen Zeitabständen oder
zu vorgegebenen Zeitabständen
abgefragt, um festzustellen, ob sich an einer oder mehrerer der
Aufweckquellen 4 eine Zustandsänderung ergeben hat.
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Das
Abfragen der Aufweckquellen 4 kann statisch erfolgen, wobei
bei einem Betätigen
z. B. eines Bedienelements (Schalter) oder Ändern eines Ausgangssignals
eines Sensors sich ein Pegel an einem Eingang des Steuergerätes 1 ändert, was
in dem Steuergerät 1 beispielsweise
als Interrupt behandelt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen
sein, den Zustand jedes einzelnen Bedienelementes (Aufweckquelle)
in vorbestimmten zeitlichen Abständen
z. B. durch Anlegen eines elektrischen Signals abzufragen, um durch
Vergleichen eines zuvor festgestellten Zustands des betreffenden Bedienelementes
mit dem aktuell erkannten Zustand des Bedienelementes eine Zustandsänderung
zu detektieren. Liegt eine Zustandsänderung vor, so liegt ein Aufweckereignis
vor.
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Wird
eine Zustandsänderung
in Schritt S4 festgestellt (Alternative: ja), so wird zu Schritt
S1 zurückgesprungen
und der Normalbetriebsmodus eingenommen. Wird kein Aufweckereignis
festgestellt (Alternative: nein), so wird in Schritt S5 weiterhin überprüft, ob eine
weitere Bedingung bzw. Bedingungen vorliegen, bei denen von dem
ersten Schlafbetriebsmodus zu einem zweiten Schlafbetriebsmodus in
Schritt S6 übergegangen
werden kann.
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Die
in Schritt S5 überprüften weiteren
Bedingungen können
beispielsweise das Vorliegen des ersten Schlafbetriebsmodus für eine vorbestimmte zweite
Zeitdauer umfassen. Beispielsweise kann der zweite Schlafbetriebsmodus
nach einigen Tagen eingenommen werden, wenn beispielsweise nach
dieser Zeitdauer keine der Aufweckquellen 4 ein Aufweckereignis
generiert haben.
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Der
zweite Schlafbetriebsmodus kann dann z. B. vorsehen, dass die Aufweckquelle 4 bzw.
ein Teil der Aufweckquellen 4 nicht mehr abgefragt werden,
die sich im Inneren des Fahrzeugs befinden. Wenn der erste Schlafbetriebsmodus
eingenommen worden ist, nachdem das Fahrzeug verriegelt worden ist
und wenn beispielsweise die Fahrzeugtüren seit der bestimmten Zeitdauer
von einigen Tagen nicht mehr geöffnet
wurden, kann man davon ausgehen, dass sich in dem Kraftfahrzeug
keinesfalls ein Fahrgast befindet.
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In
dem zweiten Schlafbetriebsmodus des Schritts S6 kann eine weitere
Energieeinsparung gegenüber
dem ersten Schlafbetriebsmodus erreicht werden, indem beispielsweise
nur noch ein Teil der Aufweckquellen 4, d. h. ein Teil
der Bedienelemente oder sonstigen Sensoren, abgefragt werden. Die
reduzierte Anzahl von abgefragten Aufweckquellen 4 führt zu einer
reduzierten Leistungsaufnahme des Steuergeräts 1. Weiterhin kann
vorgesehen sein, alle oder ein Teil der Aufweckquellen 4 mit
einer verringerten Abfragefrequenz abzufragen, wodurch ebenfalls
eine Energieeinsparung erreicht werden kann.
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Alternativ
kann zusätzlich
zu der zweiten Bedingung, bei deren Vorliegen von dem ersten Schlafbetriebsmodus
in den zweiten Schlafbetriebsmodus übergegangen wird, der Batteriezustand
des Kraftfahrzeugs bei batteriebetriebenen Steuergeräten 1 abgefragt
werden. Unterschreitet die Ladekapazität der Fahrzeugbatterie einen
vorgegebenen Schwellenwert, so ist eine Energieeinsparung notwendig, und
es wird unter Umständen
unabhängig
von dem Abwarten der zweiten Zeitdauer von dem ersten Schlafbetriebsmodus
in den zweiten Schlafbetriebsmodus übergegangen.
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Die
in dem zweiten Schlafbetriebsmodus abgefragte zweite Gruppe von
Aufweckquellen 4 kann weiterhin ein Aufweckereignis generieren
und es wird in Schritt S7 festgestellt, wenn ein Aufweckereignis vorliegt
(Alternative: ja). In diesem Fall wird zu dem Normalbetriebsmodus
des Schritts S1 zurückgesprungen.
Liegt kein Aufweckereignis vor (Alternative: nein), so wird zu dem
Schritt S6 des zweiten Schlafbetriebsmodus zurückgesprungen und der zweite
Schlafbetriebsmodus beibehalten.
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Das
obige Verfahren ist nicht auf zwei Schlafbetriebsmodi begrenzt,
es können
beliebig viele verschiedene einander nachgeordnete Schlafbetriebsmodi
vorgesehen werden, die zu unterschiedlichen Energieeinsparungen
führen
und die gemäß verschiedener
Bedingungen ausgehend von einem vorangehenden Normalbetriebsmodus
bzw. vorangehenden Schlafbetriebsmodus eingenommen werden können.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann ausgehend von einem Normalbetriebsmodus bzw. einem Schlafbetriebsmodus
abhängig
von einer vorliegenden Verzweigungsbedingung zu verschiedenen Schlafbetriebsmodi
mit gleichen Leistungsaufnahmen des jeweiligen Steuergeräts 1 oder
verschiedenen Leistungen des jeweiligen Steuergeräts 1 übergegangen werden,
z. B. abhängig
davon, ob das Fahrzeug in einem abgeschlossenen oder nicht abgeschlossenen Zustand
sich befindet. Z. B können
bei einem nicht abgeschlossenen Zustand des Fahrzeugs eine andere
Gruppe von Aufweckquellen 4 abgefragt werden als in dem
abgeschlossenen Zustand. Dies gilt auch für die Abfrage des Batterieladezustands.
Je nach Batterieladezustand können
Schlafbetriebsmodi mit verschiedenen Energieverbräuchen eingenommen werden.
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Die
verschiedenen Schlafbetriebsmodi können verschiedenen Gruppen
von Aufweckquellen 4 zugeordnet sein, die beispielsweise
durch eine Klassifizierung der Wichtigkeit der jeweiligen der Aufweckquelle 4 zugeordneten
Bedien- oder Sensorelemente zugeordnet sind. Aufweckquellen 4 mit
stärkerer
Bedeutung werden dabei weniger stark in ihrer Funktionalität und Geschwindigkeit
reduziert als Aufweckquellen 4 geringerer Priorität. Ein Kriterium
zur Klassifizierung der Aufweckquellen 4 kann beispielsweise
die Anordnung im Kraftfahrzeug sein, z. B. ist die Überwachung
von Aufweckquellen 4, die Bedien- oder Sensorelementen
zugeordnet sind, die sich am Fahrzeugäußeren befinden, wie z. B. Türgriffe,
Näherungssensoren
und dergleichen, bedeutsamer als die Überwachung derjenigen, die
sich im Fahrzeuginneren befinden.
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Die
Schlafbetriebsmodi können
sich auch lediglich darin unterscheiden, dass die Frequenz des Abfragens
der Aufweckquellen 4 abhängig von der Stufe des gewünschten
Schlafbetriebsmodus eingestellt wird. D. h., je niedriger die Abfragefrequenz
ist, desto geringer ist die Leistungsaufnahme des jeweiligen Steuergeräts 1.
