DE102013217259A1 - Modusumschaltung eines Steuergeräts zwischen Diagnosebus und externer Ethernetverbindung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Übertragung von Daten in einem Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung die Übertragung von hohen Datenmengen an ein Steuergerät des Fahrzeugs. Es wird ein Verfahren (300) zur Übertragung von Daten von einem externen Sender (250) auf ein Steuergerät (221) eines Fahrzeugs beschrieben. Das Steuergerät (221) ist über ein Ethernet-Netzwerk (110) des Fahrzeugs und über einen Diagnosebus (120, 130, 140) des Fahrzeugs mit dem externen Sender (250) verbunden. Das Verfahren (300) umfasst das Konfigurieren (301, 302) des Steuergerätes (221) für den Austausch von Daten über das Ethernet-Netzwerk (110), und das Senden (303) der Daten von dem externen Sender (250) über das Ethernet-Netzwerk (110) an das Steuergerät (221).

Description

  • Die Erfindung betrifft die Übertragung von Daten in einem Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung die Übertragung von hohen Datenmengen an ein Steuergerät des Fahrzeugs.
  • Fahrzeuge (z. B. einspurige oder zweispurige Fahrzeuge) verfügen über Kommunikationsnetze über die der Austausch von Daten zwischen verschiedenen Steuergeräten der Fahrzeuge ermöglicht wird. Die Datenmengen, die über diese fahrzeuginternen Kommunikationsnetze übertragen werden können sind typischerweise auf relativ niedrige Bandbreiten begrenzt.
  • Andererseits ist zu Update- und/oder Testzwecken häufig der Austausch von relativ hohen Datenmengen erforderlich. Insbesondere kann es erforderlich sein, hohe Datenmengen (z. B. für einen Softwareupgrade) von einem externen Sender (d. h. extern in Bezug auf das Fahrzeug) auf ein Steuergerät des Fahrzeugs zu übertragen. Dies kann aufgrund der Bandbreitenbegrenzung der fahrzeuginternen Kommunikationsnetze viel Zeit in Anspruch nehmen.
  • In diesem Dokument werden ein Verfahren und entsprechende Vorrichtungen beschrieben, die eine Übertragung von hohen Datenmengen in kurzer Zeit von einem externen Sender (z. B. von einem Tester) auf ein Steuergerät des Fahrzeugs ermöglichen.
  • Gemäß einem Aspekt wird insbesondere ein Verfahren zur Übertragung von Daten von einem externen Sender (z. B. von einem Tester oder Testgerät) auf ein Steuergerät eines Fahrzeugs (z. B. ein Kraftfahrzeug oder Automobil) beschrieben. Das Steuergerät ist typischerweise dazu eingerichtet, eine Funktion des Fahrzeugs zu steuern. Zu diesem Zweck kann das Steuergerät über ein Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs Daten mit anderen Steuergeräten des Fahrzeugs austauschen. Der Datenaustausch erfolgt typischerweise über einen zentralen Gateway des Kommunikationsnetzwerks. Der zentrale Gateway stellt außerdem eine Schnittstelle (z. B. eine OnBoard Diagnostics, OBD, Schnittstelle) zum Anschluss des externen Senders bereit. Anhand der OBD Schnittstelle können eine Vielzahl von unterschiedlichen Schnittstellen bereitgestellt werden. Insbesondere kann das Fahrzeug eine gesetzlich vorgeschriebene CAN-Schnittstelle bereitstellen. Desweiteren kann das Fahrzeug über eine Ethernet-Schnittstelle verfügen, über die ein externer Sender direkt mit ein oder mehreren Steuergeräten des Fahrzeugs kommunizieren kann.
  • Typischerweise (z. B. im Rahmen eines bei ISO spezifizierten Verfahrens) kann der externe Sender ein Steuergerät des Fahrzeugs über den Fahrzeugzugang (z. B. über die OBD-Schnittstelle) erreichen. Dabei werden die Daten an das Steuergerät über den Fahrzeugzugang gesendet. Verfügt das Fahrzeug über einen zentralen Gateway, leitet der zentrale Gateway die Daten an das Steuergerät weiter. Das Steuergerät kann dabei über einen MOST, einen CAN, einen Ethernet und/oder einen FlexRay Bus an dem zentralen Gateway angeschlossen sein. Diese Verbindung zwischen Gateway und Steuergerät wird auch als Diagnosebus (oder Defaultbus) bezeichnet.
  • Zusätzlich zu dem Diagnosebus, kann das Steuergerät über eine Ethernet Verbindung mit dem zentralen Gateway verfügen. Dabei kann es sich um eine indirekte Verbindung handeln, d. h. es können ein oder mehrere Switch-Knoten zwischen dem Steuergerät und dem zentralem Gateway liegen. Für die Ethernet Verbindung kann der Gateway einen Ethernet-Switch umfassen, der es ermöglicht, Daten direkt zwischen dem externen Sender und dem Steuergerät auszutauschen, ohne dabei eine Protokollumsetzer-Funktion und/oder eine Daten-Routing-Funktion des Gateways in Anspruch zu nehmen. Insbesondere kann es durch diese Ethernet-Verbindung ermöglicht werden, dass ein externer Sender direkt das Steuergerät des Fahrzeugs über eine IP-Adresse des Steuergeräts adressiert.
  • Wie bereits oben dargelegt kann der externe Sender über die OBD-Schnittstelle des Fahrzeugs an dem zentralen Gateway des Fahrzeugs angeschlossen sein. Das Ethernet-Netzwerk und die ein oder mehreren Diagnosebusse können ebenfalls an dem zentralen Gateway angeschlossen sein.
  • Das Verfahren umfasst das Konfigurieren des Steuergerätes für den Austausch von Daten über das Ethernet-Netzwerk (d. h. über eine reine Ethernet-Verbindung zwischen externem Sender und Steuergerät). Dieser Modus des Steuergeräts kann als Ethernet-Kommunikationsmodus oder Ethernet-Empfangsmodus bezeichnet werden. Bei dem Ethernet-Kommunikationsmodus kann das Steuergerät direkt über eine IP-Adresse des Steuergeräts von dem externen Sender adressiert werden. Das Konfigurieren kann das Senden eines Konfigurations-Befehls an das Steuergerät umfassen. Der Konfigurations-Befehl kann ein automotiver Diagnose Befehl sein, z. B. gemäß dem ISO 14229 Standard.
  • Der Konfigurations-Befehl kann über einen der ein oder mehreren Diagnosebusse des Fahrzeugs gesendet werden. Dadurch wird es möglich, den Kommunikationsmodus des Steuergerätes zu verändern, auch wenn sich das Steuergerät im Default-Kommunikationsmodus (für den Austausch von Daten über einen Diagnosebus) befindet. Das Steuergerät kann eingerichtet sein, in gegenseitig ausschließender Weise, Daten entweder über das Ethernet-Netzwerk (d. h. im Ethernet-Kommunikationsmodus) oder über den Diagnosebus (d. h. im Default-Kommunikationsmodus) austauschen zu können. Mit anderen Worten, das Steuergerät kann sich entweder im Default-Kommunikationsmodus oder im Ethernet-Kommunikationsmodus befinden. Das Konfigurieren für den Ethernet-Kommunikationsmodus kann somit auch das Deaktivieren einer Sende/Empfangsfunktion des Steuergeräts für den Diagnosebus umfassen, d. h. das Deaktivieren des Default-Kommunikationsmodus umfassen.
  • Das Verfahren kann weiter das Senden der Daten (insbesondere das Senden von ein oder mehreren Ethernet-Nachrichten) von dem externen Sender über das Ethernet-Netzwerk an das Steuergerät umfassen. Dabei können die Daten von dem externen Sender direkt an die IP-Adresse des Steuergeräts adressiert werden, d. h. das Senden der Daten kann das Senden der Daten an eine IP-Adresse des Steuergeräts umfassen. Ein Ethernet-Switch zwischen OBD-Schnittstelle und Gateway kann die Daten direkt über das Ethernet-Netzwerk des Fahrzeugs an das Steuergerät weiterleiten, ohne dass eine Bearbeitung (z. B. ein Routen und/oder eine Protokollumsetzung) durch den Gateway erfolgt. Aufgrund der Verwendung des Ethernet-Netzwerks können höhere Datenraten realisiert werden. Dies ermöglicht die schnelle Übertragung von hohen Datenmengen auf das Steuergerät (z. B. für Upgrades).
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug beschrieben. Das Steuergerät ist eingerichtet, über ein Ethernet-Netzwerk des Fahrzeugs und über ein anderes Bussystem des Fahrzeugs mit einem zentralen Gateway des Fahrzeugs und/oder mit einem externen Sender (der an dem zentralen Gateway angeschlossen ist) zu kommunizieren. Bei dem anderen Bussystem kann es sich insbesondere um den Diagnosebus des Steuergeräts handeln. Insbesondere kann das Steuergerät eingerichtet sein, standardmäßig (d. h. Default-mäßig) über den Diagnosebus des Steuergeräts mit dem externen Sender zu kommunizieren. Eine Kommunikation über den Diagnosebus umfasst typischerweise eine Einbindung des zentralen Gateways des Fahrzeugs.
  • Desweiteren kann das Steuergerät eingerichtet sein, zwischen einer Kommunikation über den Diagnosebus (z. B. einem Default-Kommunikationsmodus) und einer Kommunikation über das Ethernet-Netzwerk (z. B. einem Ethernet-Kommunikationsmodus) hin und her zu schalten. Zu diesem Zweck kann das Steuergerät eingerichtet sein, einen Konfigurations-Befehl zu empfangen und daraufhin einen Austausch von Daten mit dem externen Sender über das Ethernet-Netzwerk zu ermöglichen. Der Austausch von Daten mit dem externen Sender über das Ethernet-Netzwerk kann dabei unter Verwendung der IP-Adresse des Steuergeräts und/oder der IP-Adresse des externen Senders erfolgen. Insbesondere können Daten von dem externen Sender direkt an die IP-Adresse des Steuergeräts gesendet werden. Desweiteren kann bei dem direkten Austausch von Daten über das Ethernet-Netzwerk eine Verarbeitungseinheit (für Protokollumsetzer- und/oder Routing-Funktionen) des Gateways umgangen werden.
  • Somit kann das Steuergerät eingerichtet sein, Daten von dem externen Sender über das Ethernet-Netzwerk zu empfangen (wenn das Steuergerät im Ethernet-Kommunikationsmodus ist). Das Steuergerät kann dazu eine IP-Adresse aufweisen und die über das Ethernet-Netzwerk empfangenen Daten können an die IP-Adresse des Steuergeräts adressiert sein. Außerdem kann das Steuergerät eingerichtet sein, eine Diagnose-Nachricht gemäß eines Datenformats zur Übertragung über den Diagnosebus in eine Ethernet-Nachricht zur Übertragung über das Ethernet-Netzwerk zu packen (wenn das Steuergerät im Ethernet-Kommunikationsmodus ist). Andererseits kann das Steuergerät Daten von dem externen Sender über den Diagnosebus (und über eine Protokollumsetzer-Funktion und/oder eine Daten-Routing-Funktion des zentralen Gateways) von dem externen Sender empfangen, wenn das Steuergerät im Default-Kommunikationsmodus ist. Im Default-Kommunikationsmodus werden Daten von dem externen Sender typischerweise an die IP-Adresse des Gateways gesendet. Der Gateway ermittelt dann auf Basis der empfangenen Daten das Steuergerät, an das die Daten über den Diagnosebus weiterzuleiten sind. Diese Ermittlung kann eine Protokollumsetzung und/oder ein Routen umfassen, und dadurch die Übertragungsraten im Default-Kommunikationsmodus begrenzen.
  • Durch Steuergeräte, die sowohl über ein anderes Bussystem des Fahrzeugs (z. B. FlexRay, CAN, MOST) als auch über ein Ethernet-Netzwerk des Fahrzeugs kommunizieren können, wird gewährleistet, dass einerseits die Kontinuität und Sicherheit der Bussysteme wie FlexRay, CAN, MOST für den Betrieb des Steuergeräts zu Verfügung steht, andererseits aber auch hohe Datenmengen (z. B. für Upgrades oder für Testzwecke) mit dem Steuergerät über das Ethernet-Netzwerk ausgetauscht werden können.
  • Bei dem Austausch von Daten über das Ethernet-Netzwerk kann der zentrale Gateway, insbesondere die Protokollumsetzer-Funktion und/oder die Routing-Funktion des zentralen Gateways, umgangen werden. Dadurch kann eine Beschränkung der ausgetauschten Datenmenge durch die Weiterleitung des zentralen Gateways vermieden werden. Wie in diesem Dokument dargelegt, kann dazu das Fahrzeug einen Ethernet-Switch umfassen (z. B. als Teil des Gateways und/oder zwischen OBD-Schnittstelle und Gateway angeordnet), wobei der Ethernet-Switch einen direkten Datenaustausch zwischen externem Sender und Steuergerät über das Ethernet-Netzwerk des Fahrzeugs ermöglicht, ohne Einbindung der Routing/Protokollumsetzer-Funktion des zentralen Gateways. Mit anderen Worten, der Datendurchsatz kann dadurch erhört werden, dass der Gateway umgangen wird und die Daten von dem externen Sender direkt an die IP-Adresse des Steuergeräts adressiert werden und nicht, wie bei dem Senden über einen Defaultbus (oder einen Diagnosebus), an eine IP-Adresse des zentralen Gateways geschickt werden (und von dort an das Steuergerät weitergeleitet werden).
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (zentraler) Gateway für ein Kommunikationsnetzwerk eines Fahrzeugs beschrieben. Der zentrale Gateway umfasst einen Ethernet-Switch, um Ethernet-Nachrichten von einem externen Sender über ein Ethernet-Netzwerk des Fahrzeugs an ein Steuergerät des Fahrzeugs zu senden. Durch den Ethernet-Switch können eine Protokollumsetzer-Funktion und/oder eine Routing-Funktion des Gateways (welche z. B. in einer Verarbeitungseinheit des Gateways implementiert sind) umgangen werden. Der Ethernet-Switch kann zwischen einer OBD-Schnittstelle des Fahrzeugs und der Protokollumsetzer-Funktion und/oder der Routing-Funktion des Gateways (z. B. der Verarbeitungseinheit) angeordnet sein. Das Steuergerät kann über das Ethernet-Netzwerk des Fahrzeugs und über ein anderes Bussystem des Fahrzeugs mit dem zentralen Gateway verbunden sein. Insbesondere kann das Steuergerät über einen Diagnosebus (z. B. FlexRay, CAN, MOST, oder Ethernet) mit dem zentralen Gateway verbunden sein, und so über den Gateway mit einem externen Sender kommunizieren. Außerdem kann das Steuergerät direkt über das Ethernet-Netzwerk des Fahrzeugs mit dem externen Sender verbunden sein (z. B. über den Ethernet-Switch des Gateways oder über einen dem Gateway vorgelagerten Ethernet-Switch). Das Steuergerät kann eine IP-Adresse aufweisen, mit der der externe Sender Daten, die direkt an das Steuergerät zu senden sind, adressieren kann. Außerdem kann der Gateway eine IP-Adresse aufweisen, mit der der externe Sender Daten, die über den Diagnosebus an das Steuergerät zu senden sind, adressieren kann.
  • Der Gateway kann eingerichtet sein, zu ermitteln, ob das Steuergerät in einem Ethernet-Empfangsmodus zum Empfang von Daten über das Ethernet-Netzwerk oder in einem Default-Empfangsmodus zum Empfang von Daten über den Diagnosebus ist. Desweiteren kann der Gateway eingerichtet sein, die Ethernet-Nachricht von dem externen Sender in ein Datenformat gemäß dem Diagnosebus umzuwandeln, um die Ethernet-Nachricht an das Steuergerät über den Diagnosebus zu senden, wenn das Steuergerät in dem Default-Empfangsmodus ist. Mit anderen Worten, der Gateway kann eine Protokollumsetzer-Funktion und/oder eine Daten-Routing-Funktion (z. B. eine Verarbeitungseinheit) zur Übertragung von Ethernet-Nachrichten über den Diagnosebus umfassen. Desweiteren kann der Gateway eingerichtet sein, die Ethernet-Nachricht über den Ethernet-Switch an das Steuergerät zu senden, wenn das Steuergerät in dem Ethernet-Empfangsmodus ist (und dabei die Protokollumsetzer-Funktion und/oder die Daten-Routing-Funktion des Gateways umgehen).
  • Somit ermöglicht der zentrale Gateway den Aufbau einer schnellen Ethernet-Verbindung zum Austausch von hohen Datenmengen zwischen einem externen Tester (d. h. einem externen Gerät) und einem Steuergerät des Fahrzeugs (z. B. für Upgrades). Andererseits ermöglicht der zentrale Gateway auch die Kommunikation über den Diagnosebus (z. B. für den normalen Betrieb).
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
  • Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
  • 1 ein beispielhaftes Kommunikationssystem eines Fahrzeugs mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Bussystemen;
  • 2 ein beispielhaftes Kommunikationssystem eines Fahrzeugs mit Steuergeräten, die über eine Vielzahl von unterschiedlichen Bussystemen kommunizieren können; und
  • 3 ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens zur Übertragung von Daten auf ein Steuergerät eines Fahrzeugs.
  • 1 zeigt ein beispielhaftes Kommunikationssystem 100 für ein Fahrzeug (z. B. ein Kraftfahrzeug oder Automobil). Das System 100 umfasst einen zentralen Gateway (ZGW) oder ein zentrales Steuergerät (ZSG) 101, an dem verschiedene Bussysteme 120, 130, 140 angeschlossen sind. Bei dem Bussystem 120 handelt es sich z. B. um ein synchrones FlexRay Bussystem, bei dem Bussystem 130 handelt es sich z. B. um ein asynchrones CAN (Controller Area Network) Bussystem und bei dem Bussystem 140 handelt es sich z. B. um ein synchrones MOST (Media Oriented Systems Transport) Bussystem. An die jeweiligen Bussysteme sind unterschiedliche Komponenten des Fahrzeugs (wie z. B. Sensoren, Aktuatoren und/oder Steuergeräte (auf Englisch Electronic Control Units, ECU)) angeschlossen. So sind an den Bus 122 des Bussystems 120 die Komponenten 121, an den Bus 132 des Bussystems 130 die Komponenten 131 und an den Bus 142 des Bussystems 140 die Komponenten 141 angeschlossen.
  • Die Komponenten (z. B. die einzelnen Steuergeräte, SG, des Fahrzeugs) können gemäß dem Protokoll des jeweiligen Bussystems Daten als Sender auf den Bus geben bzw. Daten als Empfänger vom Bus nehmen. Wie in 1 dargestellt, wird dabei im Falle des FlexRay Bussystems 120, des CAN Bussystem 130 und des MOST Bussystems 140 jeweils ein gemeinsamer Bus 122, 132, 142 verwendet, dessen Übertragungskapazität von allen Komponenten 121, 131, 141, welche an den Bus 122, 132, 142 angeschlossen sind, geteilt werden muss. Dies hat den Nachteil, dass die für jede einzelne Komponente 121, 131, 141 zu Verfügung stehende Übertragungskapazität mit steigender Anzahl von Komponenten 121, 131, 141 reduziert wird.
  • An den Gateway 101 ist auch ein Ethernet-Netzwerk 110 angeschlossen. Das Ethernet-Netzwerk 110 umfasst ebenfalls eine Vielzahl von Komponenten 111, welche über Busse 112 miteinander verbunden sind. Im Falle des Ethernet-Netzwerks 110 umfassen einige oder alle der Komponenten 111 jedoch meist Switches (durch schraffierte Boxen dargestellt), welche es ermöglichen, Daten gezielt von einer sendenden Komponente 111 zu einer empfangenden Komponente 111 zu lenken, so dass diese Daten meist nicht auf allen Bussen 112 übertragen werden, sondern nur auf Bussen 112, welche auf dem Übertragungspfad zwischen der sendenden Komponente 111 und der empfangenden Komponente 111 liegen. Die Verwendung von Switches führt zu einer Erhöhung der für jede einzelne Komponente 111 verfügbaren Übertragungskapazität.
  • Die Komponenten (z. B. Steuergeräte) 111, 121, 131, 141 sind von außerhalb des Fahrzeugs typischerweise nur über das zentrale Zugangssteuergerät 101 im Fahrzeug erreichbar. Zwischen einem externen Tester (nicht dargestellt) und einer angesprochenen Komponente befindet sich somit mindestens das zentrale Zugangssteuergerät 101 als zentraler Router, der eine Nachricht von dem Tester oder von den anderen Komponenten im Fahrzeug auf den Bus der angesprochenen Komponente legt, an dem die angesprochenen Komponente hängt. Die Routing-Funktion und/oder die Protokollumsetzer-Funktion des Gateways 101 kann in einer Verarbeitungseinheit 102 des Gateways 101 implementiert sein.
  • Somit wird die Kommunikationsgeschwindigkeit zwischen einem Tester und einem angesprochenen Steuergerät durch die Geschwindigkeit des zentralen Zugangssteuergeräts (d. h. des zentralen Gateways) 101 begrenzt. Der zentrale Gateway 101 muss eine Nachricht des Testers für die einzelnen Busse im Fahrzeug aufbereiten, um die Nachricht versenden zu können. Dadurch ist die Kommunikation zwischen Tester und angesprochenem Steuergerät auf relativ niedrige Durchsatzwerte begrenzt. Beispielsweise ist der Durchsatz z. B. auf maximal 1 MBit/s begrenzt, wenn es sich bei dem angesprochenen Steuergerät um ein internes Ethernet-Steuergerät handelt. D. h. auch wenn als Diagnosebus zwischen Gateway 101 und Steuergerät 111 ein Ethernet-Bus 112 als Diagnosebus verwendet wird, kommt es typischerweise zu Begrenzungen des Durchsatzes. Problem ist hierbei der zentrale Gateway 101, welcher alle Nachrichten vom Tester über eine Leitung (mit der gleichen IP-Adresse des Gateways 101) empfängt. Diese Nachrichten werden dann entsprechend einer Routing Tabelle des Gateways 101 anhand einer Diagnose Adresse in den Nachrichten über die entsprechenden Diagnosebusse 112, 122, 132, 142 an die entsprechenden Steuergeräte 111, 121, 131, 141 weitergeleitet. Die dazu erforderlichen Protokollumsetzer-Funktionen und/oder Routing-Funktionen können durch die Verarbeitungseinheit 102 des Gateways 101 bereitgestellt werden.
  • Durch Erhöhung der Rechen- und/oder Speicherkapazität der Verarbeitungseinheit 102 kann der Daten-Durchsatz des Gateways 101 erhöht werden. Dennoch stellt die Weiterleitung von Nachrichten durch den Gateway 101 einen Engpass für die Kommunikation zwischen einem externen Tester und einem Steuergerät 111 des Fahrzeugs dar. Außerdem würde eine Erhöhung der Rechen- und/oder Speicherkapazität der Verarbeitungseinheit 102 zu höheren Kosten führen, die nicht angebracht erscheinen, da die erhöhten Kapazitäten im normalen Fahrzeugbetrieb typischerweise nicht erforderlich sind.
  • In diesem Dokument wird vorgeschlagen, eine direkte Ethernet-Verbindung zwischen Tester und Steuergerät aufzubauen, so dass Ethernet-Nachrichten zwischen einem externen Tester und einem Steuergerät im Fahrzeug nicht über das zentrale Zugangssteuergerät 101 geroutet werden müssen. Mit anderen Worten, es wird die Verwendung eines „Bypasses” beschrieben, durch den die Gateway bzw. Protokollumsetzer-Funktion (in der Verarbeitungseinheit 102) des zentralen Zugangssteuergerätes 101 zum Aufbau einer schnellen Ethernet-Verbindung umgangen werden kann. Dadurch wird eine direkte Ethernet-Verbindung zwischen dem externen Tester und einem Steuergerät 111, 121, 131, 141 des Fahrzeugs ermöglicht. Insbesondere wird es ermöglicht, dass der externe Tester Nachrichten direkt an eine IP-Adresse eines Steuergeräts 111, 121, 131, 141 sendet, und dadurch die Verarbeitungseinheit 102 des Gateways 101 umgangen wird.
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Kommunikationsnetzwerk 200 für ein Fahrzeug, welches den Aufbau von schnellen Ethernet-Verbindungen zwischen einem externen Tester 250 und einem Steuergerät des Fahrzeugs ermöglicht. Der zentrale Gateway 201 verfügt dafür über einen Ethernet-Switch 202 (durch den schraffierten Block dargestellt), der eingerichtet ist, Ethernet-Nachrichten von dem Tester 250 direkt an das Ethernet-Netzwerk 110 des Fahrzeugs weiterzuleiten (auf Basis einer IP-Adresse des Steuergeräts an die die Ethernet-Nachrichten gesendet werden sollen). Der Tester 250 ist typischerweise über die OBD(Onboard Diagnostics)-Schnittstelle mit dem Kommunikationsnetzwerk 200 verbunden. Dazu können ein oder mehrere Leitungen/Kontakte der OBD-Schnittstelle für die Übertragung von Ethernet-Nachrichten verwendet werden. Der Ethernet-Switch 202 des zentralen Zugangssteuergeräts 201 stellt somit einen Bypass der Protokollumsetzer-Funktion und/oder der Routing-Funktion des zentralen Zugangssteuergeräts 201 für Ethernet-Nachrichten von dem Tester 250 dar. Mit anderen Worten, der Ethernet-Switch 202 stellt einen Bypass der Verarbeitungseinheit 102 des Gateways 201 dar.
  • Desweiteren verfügt das Fahrzeug über Komponenten (insbesondere Steuergeräte) 221, 233, 243 die über verschiedene Unternetzwerke 110, 120, 130, 140 des Kommunikationsnetzwerks 200 mit dem zentralen Gateway 201 kommunizieren können. Beispielsweise kann die Komponente 221 über den FlexRay Bus 122 und über den Ethernet-Bus 112, 212 mit dem zentralen Gateway 201 kommunizieren. Darüber hinaus können ein oder mehrere der Komponenten des Kommunikationsnetzwerks 200 mit Ethernet-Switches ausgestattet werden (in Abhängigkeit von der verwendeten Bustopologie), um eine direkte Ethernet-Verbindung zwischen dem zentralen Gateway 201 (insbesondere mit dem Ethernet-Switch 202) und den Ethernet-fähigen Komponenten des Fahrzeugs zu ermöglichen. Beispielsweise umfasst die Komponente 221 einen Ethernet-Switch (durch die schraffierte Box dargestellt), der eine Weiterleitung von Ethernet-Nachrichten an die Komponenten 233 und 243 ermöglicht.
  • Durch die in 2 dargestellte Netzwerkstruktur wird es ermöglicht, dass der externe Tester 250 Ethernet-Nachrichten über den Ethernet-Switch 202 des zentralen Gateways 201 direkt an eine Ethernet-fähige Komponente (z. B. ein Steuergerät) 221, 233, 243 des Fahrzeugs sendet. Die Protokollumsetzer-Funktion (d. h. die Verarbeitungseinheit 102) des zentralen Gateways 201 wird dabei nicht in Anspruch genommen. Für Komponenten 221, 233, 243, die über eine Vielzahl von unterschiedlichen Bussen 112, 122, 132, 142 mit dem zentralen Gateway 201 kommunizieren können, wird in diesem Zusammenhang ein Verfahren zur Umschaltung des Kommunikationsmodus dieser Komponenten beschrieben. Insbesondere wird vorgeschlagen, die Konfiguration dieser Komponenten 221, 233, 243 zu verändern, um zwischen der Kommunikation über einen Default-Bus, d. h. über einen Diagnosebus (für die Kommunikation über die Protokollumsetzer-Funktion des zentralen Gateways 201, ZSG), und der direkten Ethernet-Kommunikation mit dem Tester 250 (über den Ethernet-Switch 202) hin und her zu schalten.
  • 3 zeigt ein Flussdiagram eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Übertragung von Daten von einem externen Sender 250 (z. B. von dem externen Tester) auf ein Steuergerät 221 eines Fahrzeugs. Das Steuergerät 221 ist über ein Ethernet-Netzwerk 110 des Fahrzeugs und über ein Diagnose-Bussystem (z. B. über ein FlexRay 120, CAN 130, und/oder MOST 140 Netzwerk, ggf. auch über ein Ethernet-Netzwerk 110) des Fahrzeugs mit dem externen Sender 250 verbunden. Die Kommunikation über den Diagnosebus erfolgt dabei über die Verarbeitungseinheit 102 des Gateways 201, wobei das Steuergerät 221 typischerweise über eine IP-Adresse des Gateways 201 adressiert wird. Die Kommunikation über das Ethernet-Netzwerk erfolgt dagegen über den Ethernet-Switch 201 und nicht über die Verarbeitungseinheit 102 des Gateways 201, wobei das Steuergerät 221 typischerweise direkt über eine IP-Adresse des Steuergeräts 221 adressiert wird.
  • Das Verfahren 300 umfasst das Konfigurieren 301, 302 des Steuergerätes 221 für den Austausch von Daten über das Ethernet-Netzwerk 110. Zum Konfigurieren des Steuergeräts 221 kann ein Konfigurations-Befehl von dem externen Sender 250 an das Steuergerät 221 gesendet werden (Schritt 301). Desweiteren kann eine Sende/Empfangsfunktion des Steuergeräts 221 für den Diagnosebus 120, 130, 140 des Fahrzeugs deaktiviert werden (Schritt 302). Dies kann vorteilhaft sein, um eine Überschneidung von Übertragungswegen und Fehlkommunikationen zu vermeiden. Das Verfahren 300 umfasst weiter das Senden 303 der Daten von dem externen Sender 250 über das Ethernet-Netzwerk 110 an das Steuergerät 221. Wie oben dargelegt, werden dabei die Daten durch den Ethernet-Switch 202 an der Verarbeitungseinheit 102 des Gateways 201 vorbeigeführt, und direkt an das Ethernet-Netzwerk 110 des Fahrzeugs weitergeleitet. Die Adressierung der Daten erfolgt typischerweise unter Verwendung der IP-Adresse des Steuergeräts 221.
  • Wie oben dargelegt, kann die Konfiguration einer Komponente (z. B. eines Steuergeräts) 221, 233, 243 über sogenannte Konfigurations-Befehle erfolgen. Bei einem Konfigurations-Befehl kann es sich um einen UDS(Universal Diagnostics Services)-Diagnose-Befehl, z. B. gemäß dem ISO 14229:1998 Standard, handeln. Der Konfigurations-Befehl kann z. B. von dem Tester 250 über die OBD(On Board Diagnostics)-Schnittstelle des Fahrzeugs gesendet werden. Eine Komponente 221, 233, 243, die über verschiedene Busse 112, 122, 132, 142 mit dem zentralen Gateway 201 kommunizieren kann, kann beispielsweise standardmäßig einen der verschiedenen Busse 112, 122, 132, 142 zur Kommunikation verwenden (z. B. einen der Busse 112, 122, 132, 142 als Default-Bus oder als Diagnosebus). Der Tester 250 kann eingerichtet sein, ein oder mehrere Konfigurations-Befehle an die zu konfigurierende Komponente 221, 233, 243 zu senden (z. B. über den Default-Bus). Durch die ein oder mehreren Konfigurations-Befehle kann der Kommunikationsmodus der zu konfigurierenden Komponente 221, 233, 243 verändert werden. Insbesondere kann die Komponente 221, 233, 243 dazu konfiguriert werden, Daten mit dem Tester 250 direkt über das Ethernet-Netzwerk 110 auszutauschen. Beispielsweise kann die Komponente 221, 233, 243 dazu konfiguriert werden, an die IP-Adresse der Komponente 221, 233, 243 adressierte Daten über das Ethernet-Netzwerk 110 zu empfangen.
  • Durch die Verwendung von einem Ethernet-Switch 202 in oder vor dem zentralen Gateway 201 und durch die geeignete Konfiguration der Steuergeräte, kann eine direkte Ethernet-Verbindung zwischen einem Tester 250 und einem Steuergerät des Fahrzeugs aufgebaut werden. Der dadurch erreichbare Datendurchsatz wird dann nur noch durch die Geschwindigkeit, mit der der Tester 250 Nachrichten an das Fahrzeug schicken kann, und durch die Leitungen des Ethernet-Netzwerks 110 im Fahrzeug, beschränkt. Beispielsweise kann durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen eine 100 MBit/s Verbindung zwischen Tester und Steuergerät aufgebaut werden. Dadurch können hohe Datenmengen (z. B. zum Update der Software eines Steuergeräts) in kurzer Zeit auf das Steuergerät übertragen werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
  • 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 Nicht-Patentliteratur
    • ISO 14229 Standard [0009]
    • ISO 14229:1998 Standard [0039]

Claims (12)

  1. Verfahren (300) zur Übertragung von Daten von einem externen Sender (250) auf ein Steuergerät (221) eines Fahrzeugs, wobei das Steuergerät (221) über ein Ethernet-Netzwerk (110) des Fahrzeugs und über einen Diagnosebus (120, 130, 140) des Fahrzeugs mit dem externen Sender (250) verbunden ist, wobei das Verfahren (300) umfasst – Konfigurieren (301, 302) des Steuergerätes (221) für den Austausch von Daten über das Ethernet-Netzwerk (110); und – Senden (303) der Daten von dem externen Sender (250) über das Ethernet-Netzwerk (110) an das Steuergerät (221).
  2. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1, wobei das Konfigurieren (301, 302) das Senden (301) eines Konfigurations-Befehls an das Steuergerät (221) umfasst.
  3. Verfahren (300) gemäß Anspruch 2, wobei der Konfigurations-Befehl über den Diagnosebus (120, 130, 140) des Fahrzeugs gesendet wird.
  4. Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei der Konfigurations-Befehl ein automotiver Diagnose Befehl ist, z. B, gemäß dem ISO14229 Standard.
  5. Verfahren (300) gemäß einem beliebigen vorherigen Anspruch, wobei das Konfigurieren (301, 302) das Deaktivieren (302) einer Sende/Empfangsfunktion des Steuergeräts (221) für den Diagnosebus (120, 130, 140) des Fahrzeugs umfasst.
  6. Verfahren (300) gemäß einem beliebigen vorherigen Anspruch, wobei der Diagnosebus (120, 130, 140) des Fahrzeugs einen MOST, einen CAN und/oder einen FlexRay Bus umfasst.
  7. Verfahren (300) gemäß einem beliebigen vorherigen Anspruch, wobei das Senden (303) der Daten, das Senden an eine IP-Adresse des Steuergeräts (221) umfasst.
  8. Steuergerät (221) für ein Fahrzeug, wobei das Steuergerät (221) eingerichtet ist, – über ein Ethernet-Netzwerk (110) des Fahrzeugs und über einen Diagnosebus (120, 130, 140) des Fahrzeugs mit einem externen Sender (250) zu kommunizieren; – einen Konfigurations-Befehl zu empfangen und daraufhin einen Austausch von Daten mit dem externen Sender (250) über das Ethernet-Netzwerk (110) zu ermöglichen; und – Daten von dem externen Sender (250) über das Ethernet-Netzwerk (110) zu empfangen.
  9. Steuergerät (221) gemäß Anspruch 8, wobei das Steuergerät (221) eingerichtet ist, – standardmäßig über den Diagnosebus (120, 130, 140) des Fahrzeugs mit dem externen Sender (250) zu kommunizieren; und/oder – zwischen einer Kommunikation über den Diagnosebus (120, 130, 140) und einer Kommunikation über das Ethernet-Netzwerk (110) hin und her zu schalten.
  10. Steuergerät (221) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei das Steuergerät (221) eingerichtet ist, eine Diagnose-Nachricht gemäß eines Datenformats zur Übertragung über den Diagnosebus (120, 130, 140) in eine Ethernet-Nachricht zur Übertragung über das Ethernet-Netzwerk (110) zu packen.
  11. Steuergerät (221) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei – das Steuergerät (221) eine IP-Adresse aufweist; und – die über das Ethernet-Netzwerk empfangenen Daten an die IP-Adresse des Steuergeräts (221) adressiert sind.
  12. Gateway (201) für ein Kommunikationsnetzwerk (200) eines Fahrzeugs, wobei der zentrale Gateway (201) – einen Ethernet-Switch (202) umfasst, um Ethernet-Nachrichten von einem externen Sender (250) über ein Ethernet-Netzwerk (110) des Fahrzeugs an ein Steuergerät (221) zu senden; – eingerichtet ist, zu ermitteln, ob das Steuergerät (221), welches über das Ethernet-Netzwerk (110) des Fahrzeugs und über einen Diagnosebus (120, 130, 140) des Fahrzeugs mit dem zentralen Gateway (201) verbunden ist, in einem Ethernet-Empfangsmodus zum Empfang von Daten über das Ethernet-Netzwerk (110) oder in einem Default-Empfangsmodus zum Empfang von Daten über das andere Bussystem (120, 130, 140) ist; – eingerichtet ist, die Ethernet-Nachricht von dem externen Sender (250) in ein Datenformat gemäß dem Diagnosebus (120, 130, 140) umzuwandeln, um die Ethernet-Nachricht an das Steuergerät (221) über den Diagnosebus (120, 130, 140) zu senden, wenn das Steuergerät (221) in dem Default-Empfangsmodus ist; – eingerichtet ist, die Ethernet-Nachricht über den Ethernet-Switch (202) an das Steuergerät (221) zu senden, wenn das Steuergerät (221) in dem Ethernet-Empfangsmodus ist.
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