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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zur Konfiguration eines Kraftfahrzeugs während der Kraftfahrzeug-Produktion.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Möglichkeit zur flexiblen Konfiguration von Systemen einhergehend mit den immer weiter fallenden Kosten für Halbleiterspeicher zu einer Aufgabenverschiebung von der Entwicklung zur Produktion hin geführt hat. Wurden noch in der jüngeren Vergangenheit für die verschiedenen Einsatzfälle unterschiedliche Steuergerätevarianten entwickelt, so sehen moderne Steuergerätekonzepte heute eine Hardwarebasis vor, die sich mit einer geeigneten Diagnosefunktionalität auf dem jeweiligen Einsatzfall flexibel konfigurieren lässt. Man unterscheidet in diesem Zusammenhang drei verschiedene Möglichkeiten der Konfiguration, nämlich das Codieren, das Parametrisieren und das Flashen.
- • Beim Codieren, werden Softwareschalter gesetzt, um bestimmte Teile der in dem Steuergerät hinterlegter Applikation zu aktivieren und inaktiv zu setzen
- • Das Parametrisieren, umfasst das Laden von Parameterlisten, Kennlinien o. ä.
- • Schließlich bedeutet das Flashen von Steuergeräten, dass entweder die komplette Applikation oder Teile davon ins Steuergerät geladen werden.
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Um die geforderten Qualitätsziele trotzdem erreichen zu können, müssen derartige Prozesse durch geeignete Prüfungen abgesichert werden. Derartige Prüfungen umfassen eine mehrstufige Vorgehensweise, wonach zunächst durch einen Anstoß oder eine Anregung das zu prüfende Merkmal in den zu prüfenden Zustand versetzt werden muss. Es erfolgt als nächster Schritt die Messwertaufnahme. Abschließend erfolgt die Bewertung des Messwertes hinsichtlich Einhaltung oder Überschreitung der gesetzten Limits.
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Diagnosefunktionen, die bei Prüfungen häufig zum Einsatz kommen, wären:
- • Auslesen der Identifikation, um zu bestimmen, ob die richtige Steuergerätevariante verbaut wurde. Oftmals wird dieser Diagnosedienst auch gleichzeitig dazu benutzt, um zu Prüfen ob ein Steuergerät per Diagnose grundsätzlich angesprochen werden kann. Dabei wird überprüft, ob es zunächst korrekt versorgt wird und es über die Vernetzung korrekt ansprechbar ist.
- • Auslesen der Fehlerspeicher, um zu bestimmen ob ein Steuergerät nominal arbeitet. Nach Durchführung aller Inbetriebnahmen und Prüfungen dürfen keine Fehlerspeichereinträge mehr vorliegen.
- • Das Auslesen von Messwerten wird dazu benutzt, um bei einer Prüfung deren Messergebnis auszulesen und extern, beispielsweise in der Prüfanlage zu bewerten.
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Weiterhin sind in vielen Steuergeräten Selbsttests implementiert. Diese können entweder automatisch ausgelöst werden, beispielsweise durch das „Zündung ein” in einem Kraftfahrzeug. Oft bieten Steuergeräte aber auch Selbsttests, die über die Fahrzeugdiagnose ausgelöst werden müssen. Als Beispiel dafür ist eine automatische Motorprüfung zu nennen. Bei dieser aufwändigen Prüfung werden vom Motorsteuergerät mehrere aufeinanderfolgende Prüfschritte durchlaufen, um alle Abgas relevanten Komponenten auf Funktionsfähigkeit zu prüfen. Das Prüfergebnis wird in Form von Fehlerspeichereinträgen hinterlegt. Weiterhin geben sogenannte Readiness-Codes Aufschluss darüber, ob alle Teilprüfungen fehlerfrei durchgeführt wurden oder welche Teilprüfungen gegebenenfalls fehlerhaft waren.
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Um die Inbetriebnahme- und Prüfprozesse der hoch vernetzten und komplexen Fahrzeugelektronik innerhalb kürzer werdenden Produktionstaktzeiten unterzubringen ist die Leistungsfähigkeit der eingesetzten Prüfgeräte auf hohes Niveau zu bringen. Sämtliche Potentiale der fahrzeugseitigen Steuergeräte-Diagnose werden durch den Einsatz solcher Hochleistungsgeräte hierbei ausgenutzt. Insbesondere die Vielfach-Parallelität der Diagnosekommunikation über Diagnose-CAN und Fahrzeug-Gateway sowie die zunehmenden Berechnungsanforderungen zur Laufzeit durch ASAM-ODX-Bedatung und anderen Datencontainern, die zum Beispiel für die Steuergeräte-Variantencodierung eingesetzt werden, benötigen hohe Rechenleistungen und Datendurchsätze.
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Die Fahrzeugdiagnose wird kabelgebunden und damit störungsfrei unter Ausnutzung mehrkanaliger Diagnosekommunikation durchgeführt. Die Kommunikation mit dem übergeordneten Leitrechner zur Versorgung des Prüfgerätes geschieht kabellos z. B. über WLAN zur IT-Infrastruktur der Fertigung, siehe u. a. ein in der
US 6,192,303 B1 offenbartes Verfahren mit kabelgebundener Anschlusseinheit für jedes Fahrzeug in der Produktion und drahtloser Verbindung der Anschlusseinheiten an übergeordnete Zentralrechner. Der Datenaustausch auf einer Funkstrecke betrifft in bekannten Verfahren regelmäßig Fahrzeugausstattungsdaten, Prüfprogramme samt Prüfparameter sowie Prüfergebnisdaten für Qualitäts- und Statistiksysteme.
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Aus der
EP 1729190 A2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen, Parametrieren und Flashen von mittels einer ECU gesteuerten Fahrzeugkomponente bekannt, die eine bidirektionale Datenübertragung in einer Montagelinie an ein Fahrzeug über Sendedioden offenbart.
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DE 19620440 A1 offenbart eine Diagnosevorrichtung für elektronische Steuergeräte von Kraftfahrzeugen zum Auslesen eines Fehler-Speicher-Inhaltes des Steuergerätes über eine Infrarot-Schnittstelle.
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Aufgabe der Erfindung ist es, nach dem Stand der Technik bekannte Verfahren und Vorrichtungen dahingehend zu verbessern, dass eine noch effizientere und schnellere Konfiguration von Fahrzeugen in einer Montagelinie möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 durch ein Verfahren zur Konfiguration mindestens eines Steuergerätes in einem Fahrzeug gelöst, bei dem Informationen bzw. Daten durch elektro-magnetischer Strahlung bzw. Licht in ein jeweiliges Kraftfahrzeug als Empfänger übertragen und dort über vorhandene Sensoren empfangen werden, wozu mindestens ein in oder an einer Fertigungsstraße integrierter Sender verwendet wird. Erfindungsgemäß wird also eine Diversifizierung der Zugangsmöglichkeiten zur Datenübertragung in ein jeweiliges Kraftfahrzeug geschaffen, während es sich in der Fertigung an der Linie bzw. in der Fertigungsstraße befindet. Hier wird die Datenübertragung zur Konfiguration mindestens eines Steuergerätes in einem Fahrzeug kontakt- und insbesondere kabellos mit einem jeweiligen Kraftfahrzeug als Empfänger und mindestens einem in der Fertigungsstraße integrierten Sender vollzogen. Ein konkreter Eingriff durch einen Werker in dem Fahrzeug in der Fertigungsstraße ist also nicht mehr erforderlich. Demnach muss also weder eine entsprechende Pause o. ä. im Produktionsprozess für einen erfindungsgemäßen Schritt vorgesehen sein, noch muss eine Zugänglichkeit eines jeweiligen Fahrzeugs gegeben sein. Damit kann ein erfindungsgemäßes Verfahren z. B. auch während einer sog. Hängeförderung durchgeführt werden, was im Fall jeglicher Form drahtgebundener Übertragung so gut wie unmöglich durchführbar wäre. Auch kann ein solches Verfahren selbst dort eingesetzt werden, wo eine Informations- bzw. Datenübertragung über ein drahtloses Netzwerk bzw. WLAN kaum möglich ist, insbesondere aufgrund starker elektro-magnetischer Störungen oder schnell veränderlicher Felder.
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Unter dem Begriff „Licht” wird üblicherweise nur ein für menschliche Augen sichtbares Spektrum verstanden. Daher wurde vorstehend der Term „elektro-magnetischer Strahlung bzw. Licht” verwendet, um eine Ausweitung mindestens in den Infrarot- und Ultraviolett-Bereich hinein mit einzuschließen. In einer Ausführungsform der Erfindung werden spezielle LEDs beispielsweise existierender Beleuchtungen an einer Produktions-Linie dazu genutzt, entsprechende Informationen auszustrahlen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Demnach werden vorzugsweise in einem jeweiligen Fahrzeug dort vorhandene Sensoren als Empfänger verwendet, so dass eine übersandte Information u. a. durch bereits verbaute optische Sensoren in dem Fahrzeug wahrgenommen bzw. empfangen werden können. Die hierfür benötigte und als LiFi oder Visible Light Communication, bzw. kurz VLC, bezeichnete Technik ist bereits unter IEEE 802.15.7 standardisiert. Dabei werden Daten bzw. Informationen mit Hilfe von Licht als Übertragungsmedium übertragen. Die Frequenz des zur Übertragung genutzten Lichtes befindet sich dabei im sichtbaren Bereich mit Frequenzen zwischen 400 THz und 800 THz, entsprechend Wellenlängen von 750 nm bis 375 nm. Unter Versendung von Leuchtstofflampen können Übertragungsraten bis zu ca. 10 Kbit/s erreicht werden. Bei einem Einsatz von Leuchtdioden bzw. LEDs wurden Übertragungsraten bis zu 800 Mbit/s über eine Distanz von ca. 5 m realisiert.
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Vorzugsweise werden vorhandene Sensoren insbesondere in Form eines hinten und/oder vorne an einem jeweiligen Kraftfahrzeug vorgesehenen optischen Sensors verwendet, wie z. B. einer Kamera, während dieses sich in der Fertigungsstraße befindet.
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In einer Ausführungsform der Erfindung findet ein Photomischdetektor, auch PMD-Sensor nach der Abkürzung des englischen Begriffs Photonic Mixing Device genannt, als Empfänger bzw. Kamera in einem Kraftfahrzeug Verwendung. Durch einen Vergleichsprozess zwischen einem optischen Mess- und dem elektronischen Referenzsignal stellt ein resultierendes Ausgangssignal des PMD-Sensors bereits einen direkten Bezug zu einer 3D-Information dar. Ein besonderer Vorteil des PMD-Systems liegt dabei darin, dass eine effiziente Unterdrückung von Fremdlicht erreicht wird, so dass ein Ausgangssignal eines PMD-Sensors z. B. gegenüber Sonneneinstrahlung über weitere Bereiche hinweg unempfindlich ist. Ein aktives Sendersignal wird aus dem Umgebungslicht herausgefiltert und ermöglicht dadurch einen störungsarmen Einsatz auch unter lichttechnisch sehr schwierigen Umgebungsbedingungen.
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Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
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1: ein Kraftfahrzeug 1 während einer Hängeförderung nach einem ersten Ausführungsbeispiel und
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2: eine Anordnung gemäß 1 zur Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels.
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Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente stets die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 während der Endmontage mit einer Hängeförderung in einem Transportgestell 2 einer nur angedeuteten Produktionsstraße 3. In diesem Zustand bewegt sich das Kraftfahrzeug 1 mit einer durch den Pfeil angedeuteten Geschwindigkeit in einer Höhe h über einer Arbeitsebene und ist so für einen Werker nicht zugänglich. Auch wäre eine zuvor angebrachte Draht-Anbindung zur Datenübertragung über den klassischen Informationsweg von einem Prüfgerät über ein Ethernet zu einem Gateway hin nicht möglich oder als mögliche Gefahrenquelle aus Sicherheitsgründen hier nicht zulässig.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es dennoch auch während der dargestellten Phase des Transportes möglich, Informationen in das Kraftfahrzeug 1 zur Konfiguration mindestens eines Steuergerätes 4 in dem Fahrzeug 1 zu übertragen. Hinzu ist in 1 an einem Rahmen 5 des Transportgestells 2 als Mittel zur Datenübertragung eine Sende-Vorrichtung 6 zum Aussenden von Licht 7 als elektro-magnetische Strahlung vorgesehen, das von einem bereits in dem Kraftfahrzeug 1 vorhandenen und in Funktion befindlichen optischen Sensor 8 in Form einer Front-Kamera empfangen und als elektrisches Signal in einer durch den Pfeil angedeuteten Weise an das Steuergerät 4 weitergeleitet und dort verarbeitet und gespeichert wird. Eine Funktion der Bord-Elektronik ist in dem dargestellten Zustand schon dadurch sichergestellt, dass das Kraftfahrzeug 1 mit Fremdstrom versorgt wird, um einen definierten Ladezustand einer internen Batterie des Kraftfahrzeugs 1 zum Ende eines Transportes an der Produktionsstraße 3 sicherstellen zu können.
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Damit wird durch über das Licht 7 empfangene Daten eine Konfiguration des Steuergeräts 4 bewirkt, was neben oder alternativ zu einer Fein-Einstellung und/oder einer Aktualisierung von Parametersätzen während einer Serienfertigung die Übertragung vergleichsweise geringer Datenmengen erforderlich macht. Für diese Datenübertragung ist das Licht 7 durch eine Pulsung codiert. Hergestellt wird hier dieses speziell aufbereitete Licht unter Verwendung mindestens einer LED, die mit einer speziellen Elektronik innerhalb der Vorrichtung 6 angesteuert wird, wobei die zu übertragenden Daten aus einer Datenbank 9 einem jeweiligen Kraftfahrzeug 1 entsprechend individualisiert zugeführt werden.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 sind die Vorrichtung 6 zum Aussenden des gepulsten Lichts 7 und der optische Sensor 8 in Form einer Front-Kamera in dem Transportgestell 2 während des Transportes zueinander in festen Positionen bei einem relativ kurzen Abstand. Damit kann ein recht kleiner Lichtkegel zur Datenübertragung eingestellt werden. Eine derartige Begrenzung und Ausrichtung eines Lichtkegels ist gegenüber zahlreichen elektro-magnetischen bzw. Funk-Übertragungen kein Problem.
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Gemäß 2 können in einem alternativen Ausführungsbeispiel gleichzeitig auch mehrere bereits in dem Kraftfahrzeug 1 vorgesehene optische Sensoren 8, 8a, 8b, 8c zum Empfang von Daten zur Konfiguration des Steuergeräts 4 genutzt werden, also neben einer Front-Kamera in nicht abschließender Aufzählung auch eine Rück-Kamera, eine Front-Park-Kamera sowie eine Rück-Park-Kamera etc.. Hierzu sind nun ortfest an oder relativ zu der Produktionsstraße 3 angeordnete Vorrichtungen 6a, 6b als fest installierte Datenlichter zum Aussenden von entsprechend aufbereitetem Licht 7 vorgesehen, das im Übrigen auch der normal erforderlichen Beleuchtung dieses Abschnitts der Produktionsstraße 3 dienen kann. Hier ist die Vorrichtung 6a ortfest zur Produktionsstraße 3 und von dieser unabhängig angebracht, während Vorrichtung 6b an der Produktionsstraße 3 angebracht ist. Beide Vorrichtungen 6a, 6b sind hier jeweils mit der Datenbank 9 verbunden, können aber unanhängig von einander an die anzusprechenden Sensoren zur gleichen Zeit auch unterschiedliche Informationen bzw. Daten übersenden. Die zu übertragenden Informationen bzw. Daten können damit auf verschiedene Übertragungsstrecken aufgeteilt werden, wodurch eine jeweils auf einen Sensor zu übertragende Datenmenge reduziert werden kann mit der Folge, dass eine Übertragungsdauer verkürzt oder noch kostengünstigere Verfahren zur Übertragung geringerer Datenraten genutzt werden können.
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Die Licht-Kegel des Ausführungsbeispiels von 2 sind im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel von 1 wesentlich breiter, damit das Fahrzeug während des laufenden Transportes in der Produktionsstraße 3 eine stets ausreichend lange Zeit über die entsprechenden optischen Sensoren 8, 8a, 8b, 8c die jeweiligen Daten empfangen kann. Damit können in diesem alternativen Ausführungsbeispiel z. B. auch mindestens eine Leuchtstoffröhre zur Erzeugung gepulsten Lichts zur Datenübertragung verwendet werden, wobei Leuchtstoffröhren regelmäßig zur regulären Ausleuchtung einer Produktionsstraße 3 eingesetzt werden.
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Allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist gemein, dass hierdurch ein neues Mittel zu Diversifizierung und Flexibilisierung einer Datenübertragung während der Produktion von Kraftfahrzeugen bereit gestellt wird. Die Daten zur Konfiguration können ausreichend schnell und einem jeweiligen Kraftfahrzeug individuell angepasst auf sehr effektive Art und Weise auch zu Zeitpunkten in dem Fertigungsprozess übertragen werden, zu denen das Kraftfahrzeug in einer Produktionsstraße 3 insbesondere nicht für einen Werker zugänglich ist und sonst übliche Datenübertragungswege, wie z. B. WLAN, aufgrund hoher anderweitiger elektro-magnetischer Störungen nicht ausreichend zuverlässig arbeiten können. Somit wird durch die vorliegende Erfindung ein Beitrag dazu geleistet, dass enge Taktzeiten an einer Produktionsstraße 3 besser einhalten werden können.
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Das als Übertragungsmedium genutzte Licht ist selbst in einer zur Datenübertragung gepulsten Form für Werker gesundheitlich unbedenklich und beeinträchtigt Sehvermögen und/oder Konzentrationsfähigkeit aufgrund der wesentlich höher als 100 Hz liegenden Frequenzen in keinem Fall. Da künstliches Licht für eine ausreichende Beleuchtung durch Leuchtstoffröhren oder LEDs bereits heute an Produktionsstraßen weit verbreitet im Einsatz ist, sind wesentliche Komponenten einer zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung erforderlichen Infrastruktur in der Regel bereits in Produktionsstraßen 3 vorhanden und auch ausreichend auf Dauer erprobt. Zudem werden als Daten-Empfänger bzw. Rezeptoren bereits in den Kraftfahrzeugen ebenfalls vorhandene und funktionsbereite Sensoren in Form von Kameras oder PMD-Sensoren etc. benutzt, so dass auch auf dieser Seite kein zusätzlicher Aufwand entsteht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Transportgestell
- 3
- Produktionsstraße
- 4
- Steuergerät im Fahrzeug 1
- 5
- Rahmen
- 6
- Sende-Vorrichtung/Beleuchtungseinheit
- 6a
- ortfeste Vorrichtung außerhalb der Produktionsstraße 3
- 6b
- ortfeste Vorrichtung innerhalb der Produktionsstraße 3
- 7
- Licht
- 8
- Empfänger/Sensor/Front-Kamera
- 8a
- Front-Park-Kamera
- 8b
- Rück-Kamera,
- 8c
- Rück-Park-Kamera
- 9
- Datenbank
- h
- Höhe eines Kfz 1 über dem Boden bzw. der Arbeitsebene eines Werkers
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6192303 B1 [0007]
- EP 1729190 A2 [0008]
- DE 19620440 A1 [0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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