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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansprechen einer Steuereinheit. Das Ansprechen der Steuereinheit kann eine unidirektionale Datenübertragung (eine Datenzustellung oder ein Datenabruf), eine bidirektionale Datenübertragung und/oder eine Befehlsgabe umfassen. Die Steuereinheit kann Teil eines Fahrzeugs oder einer anderen Vorrichtung (beispielsweise einer Fertigungsvorrichtung) sein. Mit 'Steuereinheit' wird im Folgenden ein Steuergerät oder ein Teil eines Steuergeräts bezeichnet.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Steuereinheit.
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Darüberhinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeug. Das Fahrzeug kann ein Land-, Wasser- oder Luftfahrzeug sein.
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Die
DE 103 01 899 A1 beschreibt ein Verfahren zum gezielten Programmieren einer von mehreren an einem Kommunikationsbus angeschlossenen Steuereinheiten, wobei zunächst nicht zu programmierende Steuereinheiten mittels einer Botschaft unter Verwendung eines ersten Busprotokolls deaktiviert werden und anschließend unter Verwendung eines zweiten Busprotokolls eine Programmierung der zu programmierenden Steuereinheit durchgeführt wird.
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Bei diesem Verfahren müssen zum Ansprechen einer oder mehrerer Steuereinheiten zunächst alle anderen (nicht zu anzusprechenden) Steuereinheiten deaktiviert werden. Dies kann bei einer großen Anzahl von Steuereinheiten zeitineffizient sein. Außerdem müssen dafür einer zentralen Instanz alle anderen Steuereinheiten bekannt sein. Insbesondere bei komplexen Netzen mit sicherheitskritischen Funktionen ist diese Voraussetzung jedoch nicht unbedingt erfüllt, erfüllbar oder erwünscht. Ein besonderes Sicherheitsrisiko kann darin gesehen werden, wenn eine Instanz, die nur eine oder mehrere sicherheitsunkritische Steuereinheiten aktualisieren können soll, dafür auch in die Lage versetzt werden muss, eine systemweite, netzübergreifende Deaktivierung aller anderen Steuereinheiten, also auch der sicherheitskritischen Steuereinheiten zu veranlassen. Abgesehen davon kann eine Aktualisierung von einzelnen Steuereinheiten nicht während eines laufenden Normalbetriebs, also nicht während der Fahrt durchgeführt werden, wenn zur Aktualisierung alle anderen Steuergeräte deaktivieren werden müssen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein Ansprechen einer Steuereinheit möglich ist, ohne dass die angesprochene Zeitineffizienz, die Sicherheitsrisiken oder eine Beeinträchtigung anderer Funktionscluster in Kauf genommen werden müssen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, durch eine Steuereinheit gemäß Patentanspruch 9 und ein Fahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Ansprechen einer Steuereinheit bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst: Übermitteln eines steuereinheitspezifischen Aktivierungsbefehls von einer Datenquelle zu einer Steuereinheit zwecks Aktivschalten eines dynamisch aktivierbaren Funktionsclusters in der Steuereinheit; Aktivschalten des dynamisch aktivierbaren Funktionsclusters in der Steuereinheit infolge des Aktivierungsbefehls; mit dem dynamisch aktivierbaren Funktionscluster markiertes Rundsenden von Interaktionsdaten von der Datenquelle zu mehreren Steuereinheiten; Empfangen der Interaktionsdaten durch die Steuereinheit; und Nutzen der rundgesendeten Daten nur durch diejenige Steuereinheit, in welcher das dynamisch aktivierbare Funktionscluster aktiviert ist. Die Interaktionsdaten können Befehlsgaben und/oder andere Daten umfassen.
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Mittels Nutzung eines dynamisch aktivierbaren Funktionsclusters kann eine Steuereinheit gezielt auf eine bevorstehende Interaktion vorbereitet werden, ohne dass dafür andere Steuereinheiten deaktiviert werden müssen.
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In Bezug auf die Steuereinheit wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Steuereinheit dazu vorbereitet ist, das erfindungsgemäße Verfahren als ausgewählte Steuereinheit, als nicht ausgewählte Steuereinheit und/oder als Datenquelle durchzuführen.
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In Bezug auf das Fahrzeug wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Fahrzeug eine erfindungsgemäße Steuereinheit umfasst.
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Vorteilhaft ist, wenn das Kommunikationsprotokoll ein Protokoll für einen Datenbus ist, insbesondere wobei der Datenbus ein CAN-Bus, ein MOST-Bus, ein LIN-Bus und/oder ein FlexRay-Bus ist. Hierdurch wird Übertragungstechnik angewendet, die im Fahrzeugwesen erprobt und eingeführt ist.
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Zweckmäßig ist, wenn der steuereinheitspezifische Aktivierungsbefehl ein Befehl aus einem Diagnoseprotokoll, aus einem Netzwerkmanagementprotokoll, aus einem Überwachungsprotokoll oder aus einem Messprotokoll ist. Hierdurch wird der Nachrichtenaustausch mit wartungsnahen oder anderen verwandten Mitteln unterstützt, die zu dieser Aufgabenstellung passen.
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Falls gleiche Interaktionen mit mehreren Steuereinheiten durchzuführen sind, ist es vorteilhaft, wenn vor dem Rundsenden der Interaktionsdaten der Aktivierungsbefehl an mehrere Steuereinheiten gesendet wird oder wenn vor dem Rundsenden der Interaktionsdaten mehrere steuereinheitspezifische Aktivierungsbefehle an mehrere Steuereinheiten gesendet werden. Falls zu mehreren Steuereinheiten identische Interaktionsdaten zu übertragen sind, kann hierdurch eine Zeit verkürzt werden, die zur Übertragung der Interaktionsdaten zu den Steuereinheiten erforderlich ist.
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Besonders bevorzugt ist, wenn die Steuereinheit nach Empfangen der Interaktionsdaten den dynamisch aktivierbaren Funktionscluster inaktiv schaltet.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass bei einer Inbetriebnahme und/oder Initialisierung einer Steuereinheit der dynamisch aktivierbare Funktionscluster inaktiv geschaltet wird. Durch jede der beiden vorgenannten Maßnahmen wird eine Wahrscheinlichkeit für Fehlfunktionen verringert, die auftreten können, wenn aus irgendeinem Grund ein Rücksetzen einer ausgewählten Steuereinheit in ihren Normalbetriebsmodus (ohne aktiviertem dynamisch aktivierbaren Funktionscluster) versäumt wird.
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Eine nützliche Weiterbildung sieht vor, dass eine Steuereinheit, die den steuereinheitspezifischen Aktivierungsbefehl nicht empfangen hat, beim Empfangen der Interaktionsdaten für eine vorbestimmte Zeit und/oder bis zu einer nächsten Inbetriebnahme in eine Ruhebetriebsart wechselt. Die Ruhebetriebsart kann beispielsweise ein Schlafmodus, ein Tiefschlafmodus und/oder ein stromversorgungsloser Zustand sein.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass eine Steuereinheit für eine vorbestimmte Zeit und/oder bis zu einer nächsten Inbetriebnahme in eine Ruhebetriebsart wechselt, wenn die Steuereinheit nach einer Inbetriebnahme mindestens einen Aktivierungsbefehl empfangen hat, der an eine andere Steuereinheit adressiert ist, aber keinen Aktivierungsbefehl, der an sie selbst adressiert ist. Eine Alternative zu dieser Weiterbildung sieht vor, dass eine Steuereinheit für eine vorbestimmte Zeit und/oder bis zu einer nächsten Inbetriebnahme in eine Ruhebetriebsart wechselt, wenn sie nach einer Inbetriebnahme innerhalb einer vorbestimmten Zeit keinen Aktivierungsbefehl empfangen hat, der eine Aktivierung dieser Steuereinheit anfordert. Durch jede der beiden vorgenannten Weiterbildungen kann bei einem Ansprechen einer oder mehrerer Steuereinheiten eine Stromaufnahme des Gesamtsystems verringert werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 schematisch ein Beispiel für eine Funktionsclusterzuordnung; und
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2 schematisch ein Zustands- und Nachrichtenaustauschdiagramm eines Verfahrens zum Ansprechen einer Steuereinheit.
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Die nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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Die 1 zeigt schematisch ein Bussystem 10 mit mehreren daran angeschlossenen Steuereinheiten SE1, SE2, SE3. Außerdem zeigt die Figur eine Datenquelle DQ, die selbst eine Steuereinheit SEi sein kann. Die Datenquelle DQ speist ihre Daten direkt in den Datenbus 10 oder über einen anderen Kommunikationsweg 12 (beispielsweise über einen Router oder eine Bridge) in den Datenbus 10 ein. Darüberhinaus zeigt die Figur eine optionale Datensenke DS, die mit einer Steuereinheit SEi an dem Datenbus 10 oder mit der Datenquelle DQ identisch sein kann. Die Datenquelle DQ erhält ihre Daten direkt über den Datenbus 10 oder über einen anderen Kommunikationsweg 14 aus dem Datenbus 10 (beispielsweise über einen Router oder eine Bridge).
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Typischerweise befinden sich die Steuereinheiten SE1, SE2, SE3, die Datenquelle DQ und die Datensenke DS in einem selben Fahrzeug. Es ist aber auch eine Anordnung vorstellbar, in der sich eine Teilmenge oder jede dieser Einheiten SE1, SE2, SE3, DQ, DS an einem anderen Ort oder in einem anderen Fahrzeug befindet und mittels Funkverbindungen und/oder ortsgebundenen Kommunikationswegen an den Datenbus 10 angebunden sind. Ein Anwendungsbeispiel hierfür ist ein Servicefahrzeug, in welchem sich nur eine Datenquelle DQ und eine Datensenke DS für beliebige instandzusetzende Fahrzeuge eines Fahrzeugherstellers befinden.
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Darüberhinaus zeigt die Figur eine Funktionsclusterzuordnung Z = z1, z2, z3, z4 der Steuereinheiten SE1, SE2, SE3, SE4 eines Fahrzeugs F. Einem Funktionscluster können mehrere Steuereinheiten SEi zugeordnet sein. Beispielsweise sind dem Funktionscluster FC1 die Steuereinheiten SE1 und SE2 zugeordnet. Außerdem kann eine selbe Steuereinheit SEi mehreren Funktionsclustern zugeordnet sein. Beispielsweise ist die Steuereinheit SE2 sowohl dem Funktionscluster FC1 als auch dem Funktionscluster FC2 zugeordnet.
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Die 2 zeigt ein Zustands- und Nachrichtenaustauschdiagramm mit einem Ablauf eines Verfahrens 100 zum Ansprechen einer Steuereinheit SEi. In einem ersten Schritt 110 wird ein steuereinheitspezifischer Aktivierungsbefehl 210 von einer Datenquelle DQ zu der Steuereinheit zwecks Aktivschalten 120 eines dynamisch aktivierbaren Funktionsclusters FCd übertragen. In einem zweiten Schritt 120 wird der dynamisch aktivierbare Funktionscluster FCd in der Steuereinheit SEi infolge des Aktivierungsbefehls 210 aktivgeschaltet. Bei dem Aktivschalten wechselt die Steuereinheit SEi in den Zustand einer ausgewählten Steuereinheit SEi'. Dieser Zustand wird hier mit dem Apostroph gekennzeichnet. In einem dritten Schritt 130 werden Interaktionsdaten, welche mit dem dynamisch aktivierbaren Funktionscluster FCd markiert sind, von der Datenquelle DQ zu mehreren Steuereinheiten SEi, SEi' rundgesendet. In einem vierten Schritt 140 werden die Interaktionsdaten durch die Steuereinheit SEi' empfangen. In einem fünften Schritt 150 werden die rundgesendeten Daten nur durch diejenige Steuereinheit SEi genutzt, in welcher das dynamisch aktivierbare Funktionscluster FCd aktiviert ist.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass vor dem Rundsenden 130 der Interaktionsdaten der Aktivierungsbefehl 210 als gemeinsamer Aktivierungsbefehl 120 an mehrere Steuereinheiten SEi gesendet wird oder mehrere steuereinheitspezifische Aktivierungsbefehle 210 an mehrere Steuereinheiten SEi gesendet werden. So kann ein Gesamtbedarf an Übertragungszeit für Interaktionen verringert und eine Energieeffizienz verbessert werden, falls gleiche Interaktionsdaten zu mehreren Steuereinheiten SEi zu übertragen sind.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die ausgewählte Steuereinheit SEi' einen Schritt 165 umfasst, in der sie nach Empfangen 140 der Interaktionsdaten den dynamisch aktivierbaren Funktionscluster FCd inaktiv schaltet. Beim Inaktivschalten wechselt die ausgewählte Steuereinheit SEi' in den Zustand einer nicht ausgewählten Steuereinheit SEi. Dieser Zustand wird hier durch Weglassen des Apostrophs gekennzeichnet.
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Zweckmäßig ist auch, wenn bei einer Inbetriebnahme und/oder bei einer Initialisierung einer Steuereinheit SEi der dynamisch aktivierbare Funktionscluster FCd inaktiv geschaltet wird. Durch jede der beiden vorgenannten Maßnahmen wird eine Wahrscheinlichkeit für Fehlfunktionen verringert, die auftreten können, wenn aus irgendeinem Grund ein Rücksetzen einer ausgewählten Steuereinheit SEi' in ihren Normalbetriebsmodus (ohne aktiviertem dynamisch aktivierbarem Funktionscluster) versäumt wird.
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Es hat auch Vorteile, wenn eine (nicht ausgewählte) Steuereinheit SEi, die den steuereinheitspezifischen Aktivierungsbefehl 210 nicht empfangen hat, beim Empfangen 160 von Interaktionsdaten, die mit dem dynamisch aktivierbaren Funktionscluster FCd markiert sind, für eine vorbestimmte Zeit und/oder bis zu einer nächsten Inbetriebnahme in eine Ruhebetriebsart 170 wechselt.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass eine (nicht ausgewählte) Steuereinheit SEi für eine vorbestimmte Zeit und/oder bis zu einer nächsten Inbetriebnahme in eine Ruhebetriebsart wechselt, wenn sie nach einer Inbetriebnahme innerhalb einer vorbestimmten Zeit keinen Aktivierungsbefehl 210 empfangen hat, der eine Aktivierung dieser Steuereinheit SEi anfordert.
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Auch kann es von Vorteil sein, wenn eine (nicht ausgewählte) Steuereinheit SEi für eine vorbestimmte Zeit und/oder bis zu einer nächsten Inbetriebnahme nur dann in eine Ruhebetriebsart wechselt, wenn sie nach einer Inbetriebnahme mindestens einen Aktivierungsbefehl 210 empfangen hat, der an eine andere Steuereinheit SEi adressiert ist, aber innerhalb einer vorbestimmten Zeit ab Inbetriebnahme oder ab Empfang eines Aktivierungsbefehls 210 an eine andere Steuereinheit SEi keinen Aktivierungsbefehl 210 empfangen hat, der an sie selbst adressiert ist.
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Durch eine Nutzung vorgenannter Maßnahmen wird folgendes Problem gelöst. Neue Anforderungen benötigen ein Flashen eines Steuergerätes SEi auch bei ausgeschaltetem Fahrzeugmotor. Dann wird die gesamte elektrische Energie für das Flashen aus der Fahrzeugbatterie gezogen. Der Flashvorgang ist bei ausgeschaltetem Fahrzeugmotor heute aber nicht ohne Weiteres durchführbar, weil die zur Verfügung stehende Energie nicht zur gleichzeitigen Versorgung aller im Fahrzeug verbauten Steuereinheiten SEi ausreicht. Aufgrund des begrenzten Adressraums für Funktionscluster kann bei mehr als 64 Steuereinheiten je Fahrzeug auch nicht für jede Steuereinheit SEi ein eigener Funktionscluster reserviert werden.
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Durch vorübergehendes Deaktivieren (Abschalten) der nicht ausgewählten Steuereinheiten SEi kann das Flashen auch dann durchgeführt werden, wenn der Fahrzeugmotor ausgeschaltet ist.
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Dadurch, dass alle Steuereinheiten SEi einem dynamisch aktivierbaren Funktionscluster FCd zugeordnet werden, der bei den Steuereinheiten SEi nicht dauerhaft aktivgeschaltet ist, sondern zur Laufzeit nur in auszuwählenden Steuereinheiten SEi dynamisch aktiviert wird, kann eine gezielte Kommunikation alleine zu den ausgewählten Steuereinheiten SEi' erfolgen. Dadurch wird eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung oder eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung zu einer echten Teilmenge der Steuergeräte SEi geschaffen, ohne dass andere (nicht ausgewählte) Steuereinheiten SEi dabei wachgehalten werden müssen. So sind im Fahrzeug beim Flashen nur noch ausgewählte Steuereinheiten SEi' aktiv, die für den Flashvorgang benötigt werden. Alle anderen (nicht ausgewählten) Steuereinheiten SEi werden in einen Schlafmodus versetzt. Jederzeit kann geändert werden, welche Steuereinheiten SEi' aktiv sind. Dies gilt auch für deren Anzahl.
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Typischerweise wird der dynamisch aktivierbare Funktionscluster FCd bereits zu Beginn einer Fahrzeugentwicklung (beispielsweise im Rahmen einer Feinspezifikation) bei allen Steuereinheiten SEi vergeben und die dynamische Aktivierbarkeit des dynamisch aktivierbaren Funktionsclusters FCd vorgesehen.
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Im Folgenden wird erläutert, wie das Verfahren zum Ansprechen einer Steuereinheit SEi' zum Flashen der Steuereinheit SEi' genutzt werden kann. Da der dynamisch aktivierbare Funktionscluster FCd zunächst in keiner Steuereinheit SEi aktiviert ist, reagiert keine Steuereinheit SEi auf eine Anfrage 130 des dynamisch aktivierbaren Funktionsclusters FCd. Um eine oder mehrere Steuereinheiten SEi für ein Flashen adressieren zu können und alle anderen (nicht ausgewählten) Steuereinheiten SEi schlafen zu legen, wird vor dem Flashen eine Kommunikation zu den zu flashenden Steuereinheiten SEi aufgebaut. Dazu wird das Gesamtfahrzeug geweckt und wachgehalten. In den flashenden Steuereinheiten SEi' wird zur Laufzeit der dynamisch aktivierbare Funktionscluster FCd aktiviert. Dies kann beispielsweise mittels eines Diagnoseprotokolls erfolgen. Zu diesem Zeitpunkt sind noch alle Steuereinheiten SEi im Fahrzeug aktiv.
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Nach Aktivierung reagieren nur die ausgewählten Steuereinheiten SEi' auf den dynamisch aktivierbaren Funktionscluster FCd und können somit für das Flashen angefordert und wachgehalten werden. Alle anderen (nicht ausgewählten) Steuereinheiten SEi im Fahrzeug können in den Schlafmodus wechseln, weil sie nicht mehr adressiert werden.
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Sobald das Flashen beendet ist, wird der Funktionscluster FCd in den ausgewählten Steuereinheiten SEi' wieder deaktiviert und alle ausgewählten Steuereinheiten SEi' wechseln ebenfalls zurück in den Schlafmodus.
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Durch diesen Mechanismus ist es möglich, nur ein oder mehrere anzusprechende Steuereinheiten SEi wachzuhalten und mittels des dynamisch aktivierbaren Funktionsclusters FCd die Auswahl der anzusprechenden Steuereinheiten SEi dynamisch zu variieren. So kann bei Funktionen wie Flashen eine hohe Energieeinsparung im Fahrzeug erreicht werden, ohne dass dafür zusätzliche Funktionscluster vergeben werden müssen.
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Zur Realisierung kann bei einer CAN-Steuereinheit SEi die Konfiguration eines teilnetzfähigen Transceivers und einer Netzwerkmanagement-Software zur Laufzeit umkonfigurierbar sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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