DE102015108342A1 - Verfahren und vorrichtung zur leitungsunterbrechungsfehlerdetektion und -diagnose in einem controller area network - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur leitungsunterbrechungsfehlerdetektion und -diagnose in einem controller area network Download PDF

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Abstract

Ein Controller Area Network (CAN) umfasst einen CAN-Bus mit einer CAN-H-Leitung, einer CAN-L-Leitung, einem Paar von CAN-Busabschlusswiderstandseinrichtungen, die sich an entgegengesetzten Enden des CAN-Busses befinden, wobei jede Abschlusswiderstandseinrichtung einen entsprechenden bekannten Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswert aufweist, mehrere Knoten, die Controller umfassen, wobei zumindest einer der Controller ein Überwachungscontroller ist. Der Überwachungscontroller umfasst eine Detektionssteuerroutine zum Detektieren des Vorhandenseins eines Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus, die umfasst, dass ein CAN-Buswiderstand ermittelt wird und ein Leitungsunterbrechungsfehler an dem CAN-Bus auf der Grundlage des ermittelten CAN-Buswiderstands und der Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswerte ermittelt wird.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/003,337, die am 27.05.2014 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf eine Fehlerisolierung für Kommunikationen in Controller Area Networks.
  • HINTERGRUND
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung bereit. Derartige Aussagen stellen dementsprechend keinen Stand der Technik dar.
  • Fahrzeugsysteme umfassen mehrere Subsysteme, die beispielsweise Motor, Getriebe, Fahrgefühl/Handhabung, Bremsung, HLK und Insassenschutz umfassen. Es können mehrere Controller eingesetzt werden, um den Betrieb der Subsysteme zu überwachen und zu steuern. Die Controller können ausgestaltet sein, um über ein Controller Area Network (CAN) zu kommunizieren, um den Betrieb des Fahrzeugs in Ansprechen auf Bedienerbefehle, Fahrzeugbetriebszustände und externe Bedingungen zu koordinieren. In einem der Controller kann ein Fehler auftreten, der Kommunikationen über einen CAN-Bus beeinflusst.
  • Die Topologie eines Netzes, wie beispielsweise eines CAN, bezieht sich auf eine verbindende Anordnung von Netzelementen, und umfasst vorzugsweise mehrere Knoten mit gekoppelten oder verteilten Leistungs-, Masse- oder Kommunikationsverbindungen. Eine physikalische Topologie beschreibt die Anordnung oder Aufteilung physikalischer Elemente, die Verbindungen und Knoten umfassen, wobei Knoten Controller und andere verbundene Einrichtungen umfassen und Verbindungen entweder Leistungs-, Masse- oder Kommunikationsverbindungen in Form von geeigneten Kabeln, Leitungen, Leiterplatten (PWBs von printed wiring boards), Platinen (PCBs von printed circuit boards), flexiblen Bändern und dergleichen umfassen. Eine logische Topologie beschreibt den Fluss von Datennachrichten, Leistung oder Erdung in einem Netz zwischen Knoten, wobei Leistungs-, Masse- oder Kommunikationsverbindungen eingesetzt werden. Bekannte CAN-Systeme setzen eine Bustopologie für die Kommunikationsverbindung zwischen allen Controllern ein, die eine Linientopologie, eine Sterntopologie oder eine Kombination aus Stern- und Linientopologie umfassen kann. Bekannte CAN-Systeme setzen separate Leistungs- und Massetopologien für die Leistungs- und Masseleitungen zu allen Controllern ein. Bekannte Controller kommunizieren über Nachrichten miteinander, die in verschiedenen Perioden an dem CAN-Bus gesendet werden.
  • Bekannte Systeme detektieren Fehler an einem Nachrichtenempfangscontroller, wobei die Fehlerdetektion für die Nachricht unter Verwendung einer Signalkontrolle und einer Signalzeitüberschreitungsüberwachung an einer Interaktionsschicht des Controllers erreicht wird. Die Fehler können als Verlust von Kommunikationen berichtet werden, z. B. Verlust einer übermittelten Datennachricht. Solche Detektionssysteme sind im Allgemeinen nicht dazu in der Lage, eine Grundursache eines Fehlers zu identifizieren, und sind nicht dazu in der Lage, transiente und intermittierende Fehler zu unterscheiden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Controller Area Network (CAN) umfasst einen CAN-Bus mit einer CAN-H-Leitung, einer CAN-L-Leitung, ein Paar von CAN-Busabschlusswiderstandseinrichtungen, die sich an entgegengesetzten Enden des CAN-Busses befinden, wobei jede Abschlusswiderstandseinrichtung einen entsprechenden bekannten Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswert aufweist, mehrere Knoten, die Controller umfassen, wobei zumindest einer der Controller ein Überwachungscontroller ist. Der Überwachungscontroller umfasst eine Detektionssteuerroutine zum Detektieren des Vorhandenseins eines Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus, die umfasst, dass ein CAN-Buswiderstand ermittelt wird und ein Leitungsunterbrechungsfehler an dem CAN-Bus auf der Grundlage des ermittelten CAN-Buswiderstands und der Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandwerte ermittelt wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Nachstehend werden eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft beschrieben, wobei auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
  • 1 ein Fahrzeug, das ein Controller Area Network (CAN) mit einem CAN-Bus und mehreren Knoten, z. B. Controller, umfasst, gemäß der Offenbarung zeigt;
  • 2 ein integriertes Controller Area Network, das ähnlich dem CAN von 1 ist und mehrere Knoten, z. B. Controller, einen Überwachungscontroller und einen CAN-Bus mit zwei Leitungen umfasst, der die Kabel CAN-H und CAN-L elektrisch verbunden zwischen Abschlusswiderstandseinrichtungen in einer Ausgestaltung eines geteilten Abschlusses umfasst, gemäß der Offenbarung zeigt;
  • 3 ein integriertes Controller Area Network, das ähnlich dem CAN von 1 ist und mehrere Knoten, z. B. Controller, einen Überwachungscontroller und einen CAN-Bus mit zwei Leitungen umfasst, der die Kabel CAN-H und CAN-L elektrisch verbunden zwischen Abschlusswiderstandseinrichtungen in einer Ausgestaltung eines Standardabschlusses umfasst, gemäß der Offenbarung zeigt;
  • 4 eine beispielhafte Leitungsunterbrechungsfehlerdetektionsroutine zum Überwachen eines CAN mit zwei Leitungen, wobei der CAN-Bus mit zwei Leitungen mit den Kabeln CAN-H und CAN-L, die sowohl in einer Ausgestaltung eines geteilten Abschlusses als auch in einer Ausgestaltung eines Standardabschlusses elektrisch zwischen Abschlusswiderstandseinrichtungen verbunden sind, umfasst ist, gemäß der Offenbarung zeigt;
  • 5 eine Diagnoseroutine vom ersten Leitungsunterbrechungsfehlertyp zum Diagnostizieren eines Fehlertyps, wenn ein Leitungsunterbrechungsfehler in einem CAN mit zwei Leitungen detektiert wird, wobei der CAN-Bus mit zwei Leitungen mit den Kabeln CAN-H und CAN-L, die in einer Ausgestaltung eines geteilten Abschlusses elektrisch zwischen Abschlusswiderstandseinrichtungen verbunden sind, umfasst ist, wobei Daten für die CAN-Busspannungspegel VH und VL gleichzeitig überwacht und aufgezeichnet werden, gemäß der Offenbarung zeigt;
  • 6 eine Diagnoseroutine vom zweiten Leitungsunterbrechungsfehlertyp zum Diagnostizieren eines Fehlertyps, wenn ein Leitungsunterbrechungsfehler in einem CAN mit zwei Leitungen detektiert wird, wobei der CAN-Bus mit zwei Leitungen mit den Kabeln CAN-H und CAN-L, die in einer Ausgestaltung eines geteilten Abschlusses elektrisch zwischen Abschlusswiderstandseinrichtungen verbunden sind, umfasst ist, wobei Daten für die CAN-Busspannungspegel VH und VL asynchron überwacht und aufgezeichnet werden, gemäß der Offenbarung zeigt;
  • 7 Daten, die dem Betrieb des CAN-Schaltkreises bei Vorhandensein eines Unterbrechungsfehlers beider Leitungen zugehörig sind, gemäß der Offenbarung zeigt;
  • 8 einen CAN-Schaltkreis, der einen CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehler umfasst, gemäß der Offenbarung zeigt;
  • 9 Daten, die dem Betrieb des CAN-Schaltkreises bei Vorhandensein eines CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehlers zugehörig sind, gemäß der Offenbarung zeigt;
  • 10 einen CAN-Schaltkreis, der einen CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehler umfasst, gemäß der Offenbarung zeigt; und
  • 11 Daten, die dem Betrieb des CAN-Schaltkreises bei Vorhandensein eines CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehlers zugehörig sind, gemäß der Offenbarung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wobei die Darstellungen lediglich dem Zweck des Erläuterns bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht dem Zweck des Einschränkens dieser dienen, zeigt 1 ein Fahrzeug 8, das ein Controller Area Network (CAN) 50 mit einem CAN-Bus 15 und mehreren Knoten, d. h. Controllern 10, 20, 30 und 40, umfasst. Der Begriff ”Knoten” bezieht sich auf jede aktive elektronische Einrichtung, die über Signale mit dem CAN-Bus 15 verbunden ist und eine Information über den CAN-Bus 15 senden, empfangen oder weiterleiten kann. Jeder der Controller 10, 20, 30 und 40 ist über Signale mit dem CAN-Bus 15 verbunden und elektrisch mit einem Leistungsnetz 60 und einem Massenetz 70 verbunden. Jeder der Controller 10, 20, 30 und 40 umfasst einen elektronischen Controller oder eine andere fahrzeugeigene Einrichtung, die ausgestaltet ist, um den Betrieb eines Subsystems des Fahrzeugs 8 zu überwachen oder zu steuern und über den CAN-Bus 15 zu kommunizieren. Bei einer Ausführungsform ist einer der Controller, z. B. Controller 40, ausgestaltet, um das CAN 50 und den CAN-Bus 15 zu überwachen, und er kann hierin als CAN-Controller bezeichnet werden. Die dargestellte Ausführungsform des CAN 50 ist ein nicht einschränkendes Beispiel eines CAN, die bei einer beliebigen einer Vielzahl von Systemausgestaltungen eingesetzt werden kann.
  • Der CAN-Bus 15 umfasst mehrere Kommunikationsverbindungen, die eine erste Kommunikationsverbindung 51 zwischen den Controllern 10 und 20, eine zweite Kommunikationsverbindung 53 zwischen den Controllern 20 und 30 und eine dritte Kommunikationsverbindung 55 zwischen den Controllern 30 und 40 umfassen. Das Leistungsnetz 60 umfasst eine Leistungsversorgung 62, z. B. eine Batterie, die elektrisch mit einem ersten Leistungsbus 64 und einem zweiten Leistungsbus 66 verbunden ist, um den Controllern 10, 20, 30 und 40 über Leistungsverbindungen elektrische Leistung bereitzustellen. Wie gezeigt ist die Leistungsversorgung 62 mit dem ersten Leistungsbus 64 und dem zweiten Leistungsbus 66 über Leistungsverbindungen, die in einer seriellen Ausgestaltung angeordnet sind, verbunden, wobei eine Leistungsverbindung 69 den ersten und den zweiten Leistungsbus 64 und 66 verbindet. Der erste Leistungsbus 64 ist mit den Controllern 10 und 20 über Leistungsverbindungen, die in einer Sternkonfiguration angeordnet sind, verbunden, wobei Leistungsverbindung 61 den ersten Leistungsbus 64 und den Controller 10 verbindet und Leistungsverbindung 63 den ersten Leistungsbus 64 mit dem Controller 20 verbindet. Der zweite Leistungsbus 66 ist mit den Controllern 30 und 40 über Leistungsverbindungen, die in einer Sternkonfiguration angeordnet sind, verbunden, wobei Leistungsverbindung 65 den zweiten Leistungsbus 66 und den Controller 30 verbindet und Leistungsverbindung 67 den zweiten Leistungsbus 66 mit dem Controller 40 verbindet. Das Massenetz 70 umfasst eine Fahrzeugmasse 72, die mit einem ersten Massebus 74 und einem zweiten Massebus 76 verbunden ist, um den Controllern 10, 20, 30 und 40 über Masseverbindungen eine elektrische Masse bereitzustellen. Wie gezeigt ist die Fahrzeugmasse 72 über Masseverbindungen, die in einer seriellen Ausgestaltung angeordnet sind, mit dem ersten Massebus 74 und dem zweiten Massebus 76 verbunden, wobei Masseverbindung 79 den ersten und zweiten Massebus 74 und 76 verbindet. Der erste Massebus 74 ist mit den Controllern 10 und 20 über Masseverbindungen verbunden, die in einer Sternkonfiguration angeordnet sind, wobei Masseverbindung 71 den ersten Massebus 74 und den Controller 10 verbindet und Masseverbindung 73 den ersten Massebus 74 mit dem Controller 20 verbindet. Der zweite Massebus 76 ist mit den Controllern 30 und 40 über Masseverbindungen verbunden, die in einer Sternkonfiguration angeordnet sind, wobei Masseverbindung 75 den zweiten Massebus 76 und den Controller 30 verbindet und Masseverbindung 77 den zweiten Massebus 76 mit dem Controller 40 verbindet. Andere Topologien für die Verteilung von Kommunikationen, Leistung und Masse für die Controller 10, 20, 30 und 40 und den CAN-Bus 15 können mit einer ähnlichen Auswirkung eingesetzt werden.
  • Steuermodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe umfassen eines oder verschiedene Kombinationen eines/r oder mehrerer anwendungsspezifischen/r integrierten/r Schaltkreise(s) (ASIC von Application Specific Integrated Circuit(s)), elektronischen/r Schaltkreise(s), zentralen/r Verarbeitungseinheit(en) (vorzugsweise Mikroprozessor(en)) und einen zugeordneten Speicher (Nur-Lese-Speicher, programmierbarer Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher, Festplatte etc.), die ein(e) oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme oder Routinen ausführen, Schaltkreise(s) einer kombinatorischen Logik, Eingabe/Ausgabe-Schaltkreise(s) und -Einrichtungen, geeigneten Signalkonditionierungs- und -pufferschaltung und andere Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe umfassen jegliche Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen umfassen. Das Steuermodul weist einen Satz von Steuerroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Routinen werden beispielsweise durch eine zentrale Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingänge von Erfassungseinrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktoren zu steuern. Routinen können in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 100 Mikrosekunden, 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des fortwährenden Maschinen- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ können Routinen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
  • Jeder der Controller 10, 20, 30 und 40 überträgt und empfängt Nachrichten über das CAN 50 über den CAN-Bus 15, wobei Nachrichtenübertragungsraten für verschiedene der Controller mit verschiedenen Perioden erfolgen. Eine CAN-Nachricht weist ein bekanntes, vorbestimmtes Format auf, das bei einer Ausführungsform einen Frame-Start (SOF von start of frame), einen Identifikator (11-Bit-Identifikator), eine einzelne Fernübertragungsanforderung (RTR von remote transmission request), eine dominante einzelne Identifikatorerweiterung (IDE von identifier extension), ein Reservebit (r0), einen Datenlängencode (DLC von data length code) mit 4 Bit, bis zu 64 Bit Daten (DATA), eine zyklische Redundanzprüfung (CRC von cyclic redundancy check) mit 16 Bit, eine Bestätigung (ACK von acknowledgement) mit 2 Bit, ein Frame-Ende (EOF von end-of-frame) mit 7 Bit und einen Zwischen-Frame-Raum (IFS von interframe space) mit 3 Bit umfasst. Eine CAN-Nachricht kann beschädigt sein, wobei bekannte Störungen Füllstörungen, Formstörungen, ACK-Störungen, Bit-1-Störungen, Bit-0-Störungen und CRC-Störungen umfassen. Die Störungen werden verwendet, um einen Störungswarnungsstatus zu erzeugen, der einen Störung-Aktiv-Status oder einen Störung-Passiv-Status oder einen Bus-Aus-Störungsstatus umfasst. Der Störung-Aktiv-Status, der Störung-Passiv-Status und der Bus-Aus-Störungsstatus werden auf der Grundlage einer zunehmenden Menge an detektierten Busstörungs-Frames, d. h. eines sich erhöhenden Bus-Störungszählwerts, zugeordnet. Bekannte CAN-Busprotokolle umfassen das Bereitstellen einer Netzweitendatenkonsistenz, was zu einer Globalisierung von lokalen Störungen führen kann. Dies ermöglicht einem fehlerhaften, nicht stillstehenden Controller, eine Nachricht an dem CAN-Bus 15 zu beschädigen, die von einem anderen der Controller stammt. Ein fehlerhafter, nicht stillstehender Controller wird hierin als aktiver Controller mit Fehler bezeichnet. Wenn einem der Controller der Bus-Aus-Störungsstatus zugeordnet wird, wird ihm für eine Zeitdauer untersagt, an den CAN-Bus zu kommunizieren. Dies umfasst, dass dem betroffenen Controller untersagt wird, Nachrichten zu empfangen und Nachrichten zu übertragen, bis ein Rücksetzereignis stattfindet, was nach einer verstrichenen Zeitdauer stattfinden kann, wenn der Controller inaktiv ist. Somit wird, wenn einem aktiven Controller mit Fehler der Bus-Aus-Störungsstatus zugeordnet wird, diesem für eine Zeitdauer untersagt, an dem CAN-Bus zu kommunizieren, und kann er während der Zeitdauer, wenn er inaktiv ist, keine anderen Nachrichten an dem CAN-Bus beschädigen.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform eines integrierten Controller Area Network ähnlich dem in Bezug auf 1 gezeigten CAN, wobei ein CAN-Bus mit zwei Leitungen umfasst ist, der die Kabel CAN-H 201 und CAN-L 203 umfasst, die zwischen Abschlusswiderstandseinrichtungen 205, 207 in einer Ausgestaltung eines geteilten Abschlusses elektrisch verbunden sind. Jede der Abschlusswiderstandseinrichtungen ist über ein jeweiliges Paar von Widerständen und ein jeweiliges kapazitives Element elektrisch mit Masse verbunden. Die Widerstände in jedem Paar sind in Serie geschaltet, und das Paar ist an einem Ende mit der CAN-H-Leitung und an dem anderen Ende mit der CAN-L-Leitung gekoppelt. Die Abschlusswiderstandseinrichtung links in der Figur ist mit oberer und unterer Widerstand RL1 und RL2 bezeichnet, wohingegen die Abschlusswiderstandseinrichtung links in der Figur mit oberer und unterer Widerstand RR1 und RR2 bezeichnet ist. Die oberen Widerstände RL1 und RR1 sind jeweils an entgegengesetzten Enden des Busses mit der CAN-H-Busleitung gekoppelt, wohingegen die unteren Widerstände RL2 und RR2 jeweils an entgegengesetzten Enden des Busses mit der CAN-H-Busleitung gekoppelt sind. Die Kondensatoren in jeder Abschlusswiderstandseinrichtung sind mit C bezeichnet und sind zwischen Masse und dem Knoten zwischen dem jeweiligen Paar von Widerständen gekoppelt. Somit weist bei der Ausgestaltung eines geteilten Abschlusses jede Abschlusswiderstandseinrichtung einen Gesamtwiderstand gleich der seriellen Kombination der jeweiligen Paare von oberem und unterem Widerstand auf. Und der gesamte CAN-Buswiderstand (d. h. zwischen der CAN-H-Leitung und der CAN-L-Leitung) ist im Wesentlichen gleich den Abschlusswiderständen der Abschlusswiderstandseinrichtungen parallel. Bei einer Ausführungsform sind alle Abschlusswiderstandseinrichtungswiderstände äquivalent mit einem Wert von 60 Ω und sind alle kapazitiven Elemente äquivalent mit einem Wert von 4,7 nF. Somit weist jede Abschlusswiderstandseinrichtung einen Gesamtwiderstand gleich 120 Ω auf. Und der gesamte CAN-Buswiderstand (d. h. zwischen der CAN-H-Leitung und der CAN-L-Leitung) ist im Wesentlichen gleich 60 Ω. Es werden alternative Ausgestaltungen in Betracht gezogen, bei denen der Gesamtwiderstand jeder Abschlusswiderstandseinrichtung äquivalent zu dem anderen ist, jedoch der obere und untere Widerstand jeweils einen unterschiedlichen Wert aufweisen. Es werden alternative Ausgestaltungen in Betracht gezogen, bei denen der Gesamtwiderstand jeder Abschlusswiderstandseinrichtung äquivalent zu dem anderen ist, die oberen Widerstände äquivalent zueinander sind, die unteren Widerstände äquivalent zueinander sind, jedoch die oberen und unteren Widerstände nicht äquivalent zueinander sind. Bei jeder in Betracht gezogenen Alternative kann es erwünscht sein, dass der gesamte CAN-Buswiderstand (d. h. zwischen der CAN-H-Leitung und der CAN-L-Leitung) im Wesentlichen gleich 60 Ω ist oder einem anderen Industriestandard entspricht.
  • Mehrere Knoten, z. B. die Controller ECU1 209, ECU2 211, ECU3 213 und ECU-M 215, sind über Signale mit dem CAN verbunden. Wie gezeigt ist ECU-M 215 ein Überwachungscontroller. Jeder der Controller kann dazu in der Lage sein, zu überwachen und die gleiche oder eine ähnliche Diagnosefunktionalität bereitzustellen wie die in Bezug auf ECU-M 215 beschriebene. Die Ausgestaltung eines geteilten Abschlusses verbessert die elektromagnetische Kompatibilität, indem Gleichtaktfehler beseitigt werden.
  • Der Überwachungscontroller ECU-M 215 umfasst eine CAN-Transceiver-Einrichtung 217, die einen Signalsender 219, eine Bias-Steuerung 221 und einen Empfänger 223 umfasst, die über Signale mit den Kabeln CAN-H 201 und CAN-L 203 des CAN-Busses über einen ersten bzw. zweiten Shunt-Widerstand (RS1 237, RS2 239) verbunden sind. Der erste und zweite Shunt-Widerstand sind Einrichtungen mit hoher Genauigkeit und niedriger Impedanz, die jeweils vorzugsweise einen Wert von oder nahe 1,0 Ω und vorzugsweise den gleichen Widerstandswert aufweisen. Der Überwachungscontroller ECU-M 215 umfasst auch einen Mikrocontroller (MCU) 225, der über Signale mit mehreren Analog-Digital-Wandlern (ADC1 227, ADC2 229, ADC3 231, ADC4 233) und mehreren ausführbaren Steuerroutinen verbunden ist.
  • Wie es bei einer Ausführungsform gezeigt ist, ist der ADC1 227 elektrisch ausgestaltet, um eine erste Spannung oder einen ersten Abfall (VS) über RS1 237 zu überwachen, ist der ADC2 229 elektrisch ausgestaltet, um eine dritte Spannung (VH) zwischen der CAN-H-Leitung 201 und einer elektrischen Masse zu überwachen, ist der ADC3 231 elektrisch ausgestaltet, um eine zweite Spannung (VCAN) zwischen der CAN-H-Leitung 201 und der CAN-L-Leitung 203 des Kommunikationsbusses zu überwachen und ist der ADC4 233 elektrisch ausgestaltet, um eine vierte Spannung (VL) zwischen der CAN-L-Leitung 203 und Masse zu überwachen. Bei einer Ausführungsform kann die Anordnung des ADC3 231 beseitigt sein.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform eines integrierten Controller Area Network ähnlich dem in Bezug auf 1 gezeigten CAN, wobei ein CAN-Bus mit zwei Leitungen umfasst ist, der die Kabel CAN-H 301 und CAN-L 303 umfasst, die in einer Ausgestaltung eines Standardabschlusses elektrisch zwischen den Abschlusswiderstandseinrichtungen 305, 307 verbunden sind. Die Enden der Kabel CAN-H 301 und CAN-L 303 sind über jeweilige Widerstände RL und RR elektrisch verbunden. Somit weist bei der Ausgestaltung eines Standardabschlusses jede Abschlusswiderstandseinrichtung einen Gesamtwiderstand gleich dem jeweiligen Widerstand auf. Und der gesamte CAN-Buswiderstand (d. h. zwischen der CAN-H-Leitung und der CAN-L-Leitung) ist im Wesentlichen gleich den Abschlusswiderständen der Abschlusswiderstandseinrichtungen parallel. Bei einer Ausführungsform weist jeder der Widerstände eine Größe von 120 Ω auf. Somit weist jede Abschlusswiderstandseinrichtung einen Gesamtwiderstand gleich 120 Ω auf. Und der gesamte CAN-Buswiderstand (d. h. zwischen der CAN-H-Leitung und der CAN-L-Leitung) ist im Wesentlichen gleich 60 Ω. Es werden alternative Ausgestaltungen in Betracht gezogen, bei denen der Widerstand jeder Abschlusswiderstandseinrichtung nicht äquivalent zu dem anderen ist. Bei einer beliebigen in Betracht gezogenen Alternative kann es erwünscht sein, dass der gesamte CAN-Buswiderstand (d. h. zwischen der CAN-H-Leitung und der CAN-L-Leitung) im Wesentlichen gleich 60 Ω ist oder einem anderen Industriestandard entspricht.
  • Mehrere Knoten, z. B. die Controller ECU1 309, ECU2 311, ECU3 313 und ECU-M 315, sind über Signale mit dem CAN verbunden. Wie es gezeigt ist, ist ECU-M 315 ein Überwachungscontroller. Wie es gezeigt ist, ist ECU-M 315 ein Überwachungscontroller. Jeder der Controller kann dazu in der Lage sein, zu überwachen und die gleiche oder eine ähnliche Diagnosefunktionalität bereitzustellen wie die in Bezug auf ECU-M 315 beschriebene.
  • Der Überwachungscontroller ECU-M 315 umfasst eine CAN-Transceiver-Einrichtung 317, die einen Signalsender 319, eine Bias-Steuerung 321 und einen Empfänger 323 umfasst, die über Signale mit den Kabeln CAN-H 301 und CAN-L 303 des CAN-Busses über einen ersten bzw. zweiten Shunt-Widerstand (RS1 337, RS2 339) verbunden sind. Der erste und zweite Shunt-Widerstand sind Einrichtungen mit hoher Genauigkeit und niedriger Impedanz, die jeweils vorzugsweise einen Wert von oder nahe 1,0 Ω und vorzugsweise die gleiche Größe aufweisen. Der Überwachungscontroller ECU-M 315 umfasst auch einen Mikrocontroller (MCU) 315, der über Signale mit mehreren Analog-Digital-Wandlern (ADC1 327, ADC2 329, ADC3 331, ADC4 333) und mehreren ausführbaren Steuerroutinen verbunden ist.
  • Wie es bei einer Ausführungsform gezeigt ist, ist der ADC1 327 elektrisch ausgestaltet, um eine erste Spannung oder einen ersten Abfall (VS) über RS1 337 zu überwachen, ist der ADC2 329 elektrisch ausgestaltet, um eine dritte Spannung (VH) zwischen der CAN-H-Leitung 301 und einer elektrischen Masse zu überwachen, ist der ADC3 331 elektrisch ausgestaltet, um eine zweite Spannung (VCAN) zwischen der CAN-H-Leitung 301 und der CAN-L-Leitung 303 des Kommunikationsbusses zu überwachen und ist der ADC4 333 elektrisch ausgestaltet, um eine vierte Spannung (VL) zwischen der CAN-L-Leitung 303 und Masse zu überwachen. Bei einer Ausführungsform kann die Anordnung des ADC4 333 beseitigt sein. Jeder der ADCs weist vorzugsweise eine Abtastrate auf, die größer als 100 kHz ist, um die verschiedenen Spannungen an dem CAN-Bus mit einer Rate zu überwachen, die die erste und zweite Spannung während des Auftretens eines Fehlers erfasst.
  • Ein Kommunikationsfehler ist eine Fehlfunktion, die zu einem Nachrichtenverlust oder einer beschädigten Nachricht an dem CAN-Bus führt, wodurch Kommunikationen zwischen Controllern in dem CAN unterbrochen werden. Ein Kommunikationsfehler kann durch eine unterbrochene Verbindung an CAN-H oder CAN-L oder einen Kurzschluss mit der Leistungsquelle oder mit Masse an CAN-H oder CAN-L oder einen Kurzschluss zwischen CAN-H und CAN-L verursacht werden und kann ortsspezifisch sein. Ein Kommunikationsfehler kann das Ergebnis eines Fehlers bei einem der Controller, eines Fehlers bei einer der Kommunikationsverbindungen des CAN-Busses, eines Fehlers bei einer der Leistungsverbindungen des Leistungsnetzes oder eines Fehlers bei einer der Masseverbindungen des Massenetzes sein.
  • Ein kurz dauernder CAN-Fehler ist als eine beliebige Fehlfunktion einer kurzen Dauer definiert, die einen temporären Fehler bewirkt, der zu einer verlorenen oder beschädigten Nachricht an dem CAN-Bus führt. Die Fehlfunktion einer kurzen Dauer hält für eine kurze Zeitdauer, z. B. weniger als eine Sekunde, an und kann selbstkorrigierend sein. Ein intermittierender CAN-Fehler ist als kurz dauernder CAN-Fehler definiert, der zumindest zweimal innerhalb eines vordefinierten Zeitfensters auftritt, welches bei einer Ausführungsform zehn Sekunden sein kann. Ein transienter CAN-Fehler ist als kurz dauernder Fehler definiert, der innerhalb des vordefinierten Zeitfensters nur einmal auftritt.
  • 4 zeigt eine beispielhafte Leitungsunterbrechungsfehlerdetektionsroutine 400 zum Überwachen eines CAN mit zwei Leitungen, wobei sowohl der CAN-Bus mit zwei Leitungen mit den Kabeln CAN-H und CAN-L, die in einer Ausgestaltung eines geteilten Abschlusses wie in 2 beschrieben elektrisch zwischen Abschlusswiderstandseinrichtungen verbunden sind, als auch der CAN-Bus mit zwei Leitungen mit den Kabeln CAN-H und CAN-L, die in einer Ausgestaltung eines Standardabschlusses wie in 3 beschrieben elektrisch zwischen Abschlusswiderstandseinrichtungen verbunden sind, umfasst sind. Die Routine 400 ist gemäß numerisch bezeichneten Kasten in bestimmte logische ”Schritte” aufgebrochen. Die bestimmten Schritte können jedoch, wie es für Fachleute ersichtlich ist, auf alternative Weisen neu angeordnet, geändert, kombiniert, getrennt oder anderweitig realisiert werden. Daher ist die Routine von 4 als Beispiel zu verstehen und ist zu verstehen, dass ein Fachmann die in der Routine umfassten Funktionen als alternative Hardware- und Softwarerealisierungen erreichen kann. Tabelle 1 wird als Legende für die Leitungsunterbrechungsfehlerdetektionsroutine 400 von 4 bereitgestellt, wobei die numerisch bezeichneten Kasten und die entsprechenden Funktionen wie folgt ausgeführt werden. Tabelle 1
    KASTEN KASTENINHALTE
    401 Start
    402 Lies VCAN, VS
    404 Ist VS/RS > 0,01 A?
    406 RCAN = VCAN/(VS·RS)
    408 Ist abs(RCAN – 60) ≤ R1err?
    410 Ist abs(RCAN – 120) ≤ R2err?
    412 Kein Leitungsunterbrechungsfehler
    414 Fehler einer falschen Impedanz
    416 Leitungsunterbrechungsfehler; Rufe Fehlertypdiagnoseroutine auf
    420 Ende
  • Die Shunt-Widerstände (RS1, RS2) weisen in den Busverbindungen zwischen dem CAN und ECU-M kleine Widerstandswerte auf (RS ≤ 1,0 Ohm). Die beiden Widerstände dienen dazu, die Symmetrie des Schaltkreises für die Gleichtaktbusspannung während der Kommunikation aufrecht zu erhalten. Es werden zwei Spannungen VS und VCAN gemessen, wenn ECU-M Nachrichten an dem CAN-Bus überträgt. Die Größe von VS ist größer als Null, wenn ECU-M Nachrichten überträgt, was eine Berechnung des Stroms an dem CAN-Bus ermöglicht, wobei der Strom als I = VS/RS ermittelt wird. Ein Fachmann wird erkennen, dass der CAN-Busstrom (I) alternativ mit einem Stromsensor, eingebettet als Teil des Überwachungscontrollers, ermittelt werden kann. Somit wird der Widerstand des CAN-Busses (RCAN) gemäß der folgenden Beziehung ermittelt.
  • Figure DE102015108342A1_0002
  • Somit arbeitet die Leitungsunterbrechungsfehlerdetektionsroutine 400 folgendermaßen. Beim Start der Ausführung (401) überwacht die ECU-M VS und VCAN (402). Das System verifiziert, dass ein Strom vorliegt, der größer als ein Schwellenwert ist (VS/RS > 0,01 A) (404), und wenn dies der Fall ist (404)(1), berechnet sie den CAN-Widerstand RCAN unter Verwendung von Gl. 1 (406). Der CAN-Widerstand RCAN wird mit einem vordefinierten Störungswiderstand verglichen, der dem Abschlusswiderstand zugehörig ist, indem zuerst RCAN mit dem erwarteten Widerstand des CAN-Busses ohne Fehler verglichen wird. In solch einem Fall ist der erwartete Widerstand im Wesentlichen äquivalent zu der parallelen Kombination der beiden Widerstände der Abschlusswiderstandseinrichtung. (Ist abs(RCAN – 60) ≤ R1err) (408), und wenn der CAN-Widerstand RCAN kleiner als die Störung ist (408)(1), gibt die Routine an, dass kein Leitungsunterbrechungsfehler vorliegt (412), und diese Iteration endet (420).
  • Wenn der CAN-Widerstand RCAN größer als die Störung ist (408)(0), wird der CAN-Widerstand RCAN mit dem Abschlusswiderstand verglichen (Ist abs(RCAN – 120) ≤ R2err) (410), und wenn der CAN-Widerstand RCAN außerhalb eines Bereichs in der Nähe des Abschlusswiderstands liegt (410)(0), gibt die Routine das Vorhandensein eines Fehlers einer falschen Impedanz an (414), und diese Iteration endet (420). Wenn der CAN-Widerstand RCAN in einem Bereich in der Nähe des Abschlusswiderstands liegt (410)(1), gibt die Routine das Vorhandensein eines Leitungsunterbrechungsfehlers an und wird eine Diagnoseroutine vom Leitungsunterbrechungsfehlertyp aufgerufen (416), und diese Iteration endet (420). 5 und 6 zeigen Ausführungsformen von Diagnoseroutinen vom Leitungsunterbrechungsfehlertyp.
  • Somit ist bei einer Ausgestaltung, bei der jeder Abschlusswiderstand 120 Ω beträgt, wenn RCAN etwa 60 Ohm beträgt, kein Leitungsunterbrechungsfehler vorhanden. Wenn jedoch RCAN etwa 120 Ohm beträgt, ist ein Leitungsunterbrechungsfehler vorhanden und könnte sowohl CAN-H als auch CAN-L unterbrochen sein, könnte nur CAN-H unterbrochen sein oder nur CAN-L unterbrochen sein. Somit ist, wenn |RCAN – 60| ≤ R1err, kein Leitungsunterbrechungsfehler vorhanden; ansonsten, wenn |RCAN – 120| ≤ R2err, ist ein Leitungsunterbrechungsfehler vorhanden, wobei R1err und R2err kalibrierbare Werte sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform betragen R1err und R2err beide im Wesentlichen 5 Ω. Ein Fachmann kann in Abhängigkeit von den Widerstandswerten, die in den Abschlusswiderstandseinrichtungen verwendet werden, beispielsweise andere Werte, sogar unterschiedliche Werte, für R1err und R2err auswählen.
  • Wenn ein Leitungsunterbrechungsfehler durch entweder die spannungsbasierte CAN-Widerstandsberechnung oder einige andere Verfahren, wie eine Fehlerdiagnose basierend auf einer Nachrichtenüberwachung, detektiert wird, ist es notwendig, den Leitungsunterbrechungsfehlertyp zu diagnostizieren. Wie hierin beschrieben wird dies mit einem spannungsmessungsbasierten Ansatz erreicht. Die interessierenden gemessenen Spannungen umfassen die Spannungen von CAN-H und CAN-L, d. h. VH und VL, wie es hierin beschrieben ist. Bei der Diagnose vom Leitungsunterbrechungsfehlertyp unterscheidet sich der Diagnoseansatz in Abhängigkeit von dem Abschlussmodell des CAN, d. h. dem Modell eines geteilten Abschlusses (2) und dem Modell eines Standardabschlusses (3).
  • 7 zeigt graphisch Daten, die dem Betrieb des CAN-Schaltkreises bei Vorhandensein eines Unterbrechungsfehlers beider Leitungen zugehörig sind. In einem CAN-System, das das Modell eines geteilten Abschlusses einsetzt, bleibt der CAN-Schaltkreis bei Vorhandensein des Unterbrechungsfehlers beider Leitungen symmetrisch. Somit bleiben die Spannungen VH und VL in Bezug auf 2,5 Volt symmetrisch, d. h. VH liegt in einem Bereich zwischen etwa 2,5 Volt und etwa 4 Volt. Normalerweise sollte die Spannung VH etwa 3,5 Volt sein, wobei jedoch aufgrund des Leitungsunterbrechungsfehlers der CAN-Widerstand bei einer Ausführungsform von 60 Ohm auf 120 Ohm erhöht wird und sich als Ergebnis VH erhöht. Die Spannung VL liegt in einem Bereich zwischen 2,5 Volt bis etwa 1 Volt. Normalerweise sollte die Spannung VL etwa 1,5 Volt betragen, aufgrund des Leitungsunterbrechungsfehlers erhöht sich der CAN-Widerstand bei einer Ausführungsform jedoch von 60 Ohm auf 120 Ohm, und folglich reduziert sich die niedrigere Spannung. Mit anderen Worten weist VH + VL – 5,0 eine Größe in der Nähe von null Volt auf.
  • 8 zeigt einen CAN-Schaltkreis, der einen CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehler umfasst, wobei entsprechende Datenergebnisse in 9 graphisch gezeigt sind. In einem CAN-System, das das Modell eines geteilten Abschlusses einsetzt, bleibt der CAN-Schaltkreis nicht symmetrisch, wenn ein CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehler vorliegt. Wie in dem Fall einer Unterbrechung beider Leitungen liegt VH in dem Bereich zwischen 2,5 Volt und 4 Volt. VL ändert sich jedoch und liegt nicht mehr in dem Bereich zwischen 2,5 Volt bis etwa 1 Volt. Wie es in Bezug auf 8 gezeigt ist, wird, wenn eine der ECUs auf der linken Seite des Orts, an dem CAN-H unterbrochen ist, d. h. die gleiche Seite wie ECU-M 815, ein dominantes Bit an dem Bus überträgt, VH von 2,5 Volt auf etwa 3,5 Volt angehoben und reduziert sich VL von 2,5 Volt auf etwa 1,5 Volt. Der linke Kondensator wird auf (3,5 + 1,5)/2 = 2,5 Volt geladen, der rechte Kondensator wird jedoch auf 1,5 Volt geladen, da aufgrund des Unterbrechungsfehlers von CAN-H auf der rechten Seite von CAN-H keine 3,5 Volt von der linksseitigen Übertragung des dominanten Bits vorhanden sind. Wenn ein rezessives Bit von der gleichen linken ECU übertragen wird, beträgt VH 2,5 Volt, beträgt VL aufgrund der Entladung des linken Kondensators (mit der Spannung von 2,5 Volt), um den rechten Kondensator (mit einer Spannung von 1,5 Volt) durch den geschlossenen Schaltkreis über die CAN-L-Leitung und Masse zu laden, nicht 2,5 Volt. Folglich wird erwartet, dass VL für eine Übertragung eines rezessiven Bits an dem Bus etwa 2,5 Volt beträgt, beträgt es jedoch aufgrund des Entlade-/Ladeeffekts der Kondensatoren tatsächlich etwa (2,5 + 1,5)/2 = 2 Volt. Somit ist (VH + VL – 5) nicht mehr null Volt, sondern weist stattdessen einen Wert von etwa (2,5 + 2 – 5) = (–0,5) Volt auf. Der Wert von VH während der Busleerlaufzeit reduziert sich durch die Kondensatorentlade-/-ladeeffekte auf etwa 2 Volt, und als Ergebnis kann sich der niedrigste Wert von (VH + VL – 5)(2 + 2 – 5) = (–1) Volt nähern.
  • 10 zeigt einen CAN-Schaltkreis, der einen CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehler umfasst, wobei entsprechende Datenergebnisse graphisch in 11 gezeigt sind. Wenn ein CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehler vorliegt, bleibt der CAN-Schaltkreis in einem CAN-System, das das Modell eines geteilten Abschlusses einsetzt, nicht symmetrisch. VL liegt in einem Bereich zwischen 2,5 Volt und 1 Volt, VH liegt nicht mehr in einem Bereich zwischen 2,5 Volt und 4 Volt. Ähnlich wie bei dem Lade-/Entladeeffekt für den Fall eines CAN-H-Unterbrechungsfehlers wird, wenn eine linke ECU ein dominantes Bit an dem Bus überträgt, der linke Kondensator auf 2,5 Volt geladen, wird jedoch der rechte Kondensator auf 3,5 Volt geladen, da aufgrund des CAN-L-Unterbrechungsfehlers auf der rechten Seite von CAN-L keine 1,5 Volt von der rechtsseitigen Übertragung des dominanten Bits vorliegen; und wenn durch die gleiche linke ECU ein rezessives Bit übertragen wird, weist VL einen Wert von 2,5 Volt auf, weist VH jedoch aufgrund des Entladens des rechten Kondensators (mit einer Spannung von 3,5 Volt), um den linken Kondensator (mit einer Spannung von 2,5 Volt) durch den geschlossenen Schaltkreis über die CAN-H-Leitung und Masse zu laden, einen Wert von (2,5 + 3,5)/2 = 3 Volt auf. Somit liegt (VH + VL – 5) nicht mehr in der Nähe von null Volt, sondern weist es stattdessen Spitzenwerte von etwa (3 + 2,5 – 5) = 0,5 Volt auf.
  • Zusammengefasst wird, wenn durch entweder die CAN-Widerstandsberechnung oder einige andere Verfahren ein Leitungsunterbrechungsfehler detektiert wird, die Diagnose vom Leitungsunterbrechungsfehlertyp durchgeführt, indem basierend auf den Spannungsmessungen von VH und VL wie folgt (VH + VL – 5) berechnet wird, wobei r ein kalibrierbarer Wert ist und voreingestellt r = 0,4 Volt. Wenn (VH + VL – 5) fortwährend etwa Null beträgt, d. h. |VH + VL – 5| < r, handelt es sich um einen Doppelleitungsunterbrechungsfehler. Wenn (VH + VL – 5) während einer Nachrichtenübertragung oder eines -empfangs niedrige Spitzenwerte aufweist, die kleiner oder gleich (–r) sind, d. h. (VH + VL – 5) ≤ (–r) bei zumindest jeweils 6 Bits (12 Mikrosekunden für eine Busgeschwindigkeit von 500 Kb/s) für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits (60 Mikrosekunden für eine Busgeschwindigkeit von 500 Kb/s), und gleichzeitig VH > 3 Volt und VL < 2 Volt bei zumindest jeweils 6 Bits, handelt es sich um einen CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehler. Wenn (VH + VL – 5) während einer Nachrichtenübertragung oder eines -empfangs hohe Spitzenwerte aufweist, die größer oder gleich r sind, d. h. (VH + VL – 5) ≥ r bei zumindest jeweils 6 Bits für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits und gleichzeitig VH > 3 Volt und VL < 2 Volt bei zumindest jeweils 6 Bits, handelt es sich um einen CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehler.
  • 5 zeigt eine Diagnoseroutine 500 vom ersten Leitungsunterbrechungsfehlertyp zum Diagnostizieren eines Fehlertyps, wenn ein Leitungsunterbrechungsfehler in einem CAN mit zwei Leitungen detektiert wird, wobei der CAN-Bus mit zwei Leitungen umfasst ist, der die Kabel CAN-H und CAN-L elektrisch verbunden zwischen Abschlusswiderstandseinrichtungen in einer Ausgestaltung eines geteilten Abschlusses, wie z. B. in 2 beschrieben, umfasst, wobei Daten für die CAN-Busspannungspegel VH und VL gleichzeitig überwacht und aufgezeichnet werden. Die Routine 500 ist gemäß numerisch bezeichneten Kasten in bestimmte logische ”Schritte” aufgebrochen, die, wie es für Fachleute ersichtlich ist, auf alternative Weisen kombiniert, getrennt oder anderweitig realisiert werden können. Daher ist die Routine von 5 als Beispiel zu verstehen und ist zu verstehen, dass ein Fachmann die in der Routine umfassten Funktionen als alternative Hardware- und Softwarerealisierungen erreichen kann. Tabelle 2 wird als Legende für die Diagnoseroutine 500 vom ersten Leitungsunterbrechungsfehlertyp von 5 bereitgestellt, wobei die numerisch bezeichneten Kasten und die entsprechenden Funktionen wie folgt ausgeführt werden. Tabelle 2
    KASTEN KASTENINHALTE
    501 Start
    502 Lies VH, VL gleichzeitig
    504 Ist VH > 3,0 V und VL < 2,0 V?
    506 Ist (VH + VL – 5) ≤ r?
    508 Ist (VH + VL – 5) ≥ r?
    510 CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehler
    512 CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehler
    514 Doppelleitungsfehler
    516 Ende
  • Zusammengefasst kann, wenn ein Leitungsunterbrechungsfehler wie durch eine CAN-Widerstandsberechnung, z. B. wie in Bezug auf 4 beschrieben, oder durch einige andere Verfahren detektiert wird, die Diagnoseroutine 500 vom ersten Leitungsunterbrechungsfehlertyp ausgelöst werden und umfasst sie, dass (VH + VL – 5) berechnet und mit Widerstandsschwellenwert r verglichen wird, wobei r ein kalibrierbarer Wert ist und voreingestellt r = 0,4 Volt ist. Wenn (VH + VL – 5) fortwährend etwa Null ist, d. h.., |VH + VL – 5| < r, wird ein Doppelleitungsunterbrechungsfehler angegeben. Wenn jedoch (VH + VL – 5) während einer Nachrichtenübertragung oder eines -empfangs niedrige Spitzenwerte aufweist, die kleiner oder gleich (–r) sind, d. h. (VH + VL – 5) ≤ (–r) bei zumindest jeweils 6 Bits (12 Mikrosekunden für eine Busgeschwindigkeit von 500 Kb/s) für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits (60 Mikrosekunden für eine Busgeschwindigkeit von 500 Kb/s), und gleichzeitig VH > 3 Volt und VL < 2 Volt bei zumindest jeweils 6 Bits, wird ein CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehler angegeben. Ähnlich wird, wenn (VH + VL – 5) während einer Nachrichtenübertragung oder eines -empfangs hohe Spitzenwerte aufweist, die größer oder gleich r sind, d. h. (VH + VL – 5) ≥ r bei zumindest jeweils 6 Bits für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits und gleichzeitig VH > 3 Volt und VL < 2 Volt bei zumindest jeweils 6 Bits, ein CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehler angegeben.
  • Somit arbeitet die Diagnoseroutine 500 vom ersten Leitungsunterbrechungsfehlertyp wie folgt. Beim Starten der Ausführung (501) überwacht ECU-M Spannungen an dem CAN-Bus, die VH und VL umfassen (502). Die Spannungen an dem CAN-Bus werden bewertet, um zu ermitteln, ob bei zumindest jeweils 6 Bits (12 Mikrosekunden für eine Busgeschwindigkeit von 500 Kb/s) für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits (60 Mikrosekunden für eine Busgeschwindigkeit von 500 Kb/s) VH größer als 3,0 V ist und VL kleiner als 2,0 V ist (504), und wenn dies nicht der Fall ist (504)(0), werden wieder Daten erfasst (502). Wenn dies der Fall ist (504)(1), wird der Term (VH + VL – 5) bewertet (506). Wenn (VH + VL – 5) während der Nachrichtenübertragung oder des -empfangs niedrige Spitzenwerte aufweist, die kleiner oder gleich (–r) sind, d. h. (VH + VL – 5) ≤ (–r) bei zumindest jeweils 6 Bits (12 Mikrosekunden für eine Busgeschwindigkeit von 500 Kb/s) für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits (60 Mikrosekunden für eine Busgeschwindigkeit von 500 Kb/s) (506)(1), wird ein CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehler angegeben (510), und diese Iteration endet (516). Wenn dies nicht der Fall ist (506)(0), wird der Term (VH + VL – 5) bewertet, um zu ermitteln, ob er während einer Nachrichtenübertragung oder eines -empfangs hohe Spitzenwerte aufweist, die größer oder gleich r sind (508), d. h. (VH + VL – 5) ≥ r bei zumindest jeweils 6 Bits für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits, und gleichzeitig VH > 3 Volt und VL < 2 Volt bei zumindest jeweils 6 Bits. Wenn dies der Fall ist (508)(1), wird ein CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehler angegeben (512), und diese Iteration endet (516). Wenn dies nicht der Fall ist (508)(0), geben die Daten an, dass (VH + VL – 5) fortwährend etwa Null beträgt, d. h. |VH + VL – 5| < r, und es wird ein Doppelleitungsunterbrechungsfehler angegeben (514), und diese Iteration endet (516).
  • 6 zeigt eine Diagnoseroutine 600 vom zweiten Leitungsunterbrechungsfehlertyp zum Diagnostizieren eines Fehlertyps, wenn ein Leitungsunterbrechungsfehler in einem CAN mit zwei Leitungen detektiert wird, wobei der CAN-Bus mit zwei Leitungen mit den Kabeln CAN-H und CAN-L, elektrisch verbunden zwischen Abschlusswiderstandseinrichtungen in einer Ausgestaltung eines geteilten Abschlusses, wie z. B. in 2 beschrieben, umfasst ist, wobei Daten für die CAN-Busspannungspegel VH und VL asynchron überwacht und aufgezeichnet werden. Die Routine 600 ist gemäß numerisch bezeichneten Kasten in bestimmte logische ”Schritte” aufgebrochen. Die bestimmte Reihenfolge solcher Schritte kann jedoch, wie es für Fachleute ersichtlich ist, auf alternative Weisen geändert, kombiniert, getrennt oder anderweitig realisiert werden. Daher ist die Routine von 6 als Beispiel zu verstehen und ist zu verstehen, dass ein Fachmann die in der Routine umfassten Funktionen als alternative Hardware- und Softwarerealisierungen erreichen kann. Tabelle 3 wird als Legende für die Diagnoseroutine 600 vom zweiten Leitungsunterbrechungsfehlertyp von 6 bereitgestellt, wobei die numerisch bezeichneten Kasten und die entsprechenden Funktionen wie folgt ausgeführt werden. Tabelle 3
    Kasten KASTENINHALTE
    601 Start
    602 Lies VH, VL
    604 Ist VH > 3,0 V und VL < 2,0 V
    606 Ist VL ≤ 2,5 – r
    608 Ist VH ≥ 2,5 + r
    610 CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehler
    612 CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehler
    614 Doppelleitungsfehler
    616 Ende
  • Um (VH + VL – 5) zu berechnen, werden VH und VL vorzugsweise gleichzeitig gemessen. Wenn die Anforderung einer gleichzeitigen Messung jedoch nicht zuverlässig erlangt werden kann, kann der Leitungsunterbrechungsfehlertyp unter Verwendung der Werte von VH und VL einzeln erfasst ermittelt werden. Dies umfasst, dass, für r = 0,4 Volt, wenn VL während einer Nachrichtenübertragung oder eines -empfangs immer kleiner oder gleich (2,5 – r) ist, d. h. VL ≤ (2,5 – r), während VH > 3 Volt und VL < 2 Volt bei zumindest jeweils 6 Bits für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits, ein CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehler angegeben wird. Wenn VH während der Nachrichtenübertragung oder des -empfangs immer größer oder gleich (2,5 + r) ist, d. h. VH ≥ (2,5 + r), während VH > 3 Volt und VL < 2 Volt bei zumindest jeweils 6 Bits für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits, wird ein CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehler angegeben. Wenn sich sowohl VH als auch VL nicht wie oben verhalten, wobei VH > 3 Volt und VL < 2 Volt bei zumindest jeweils 6 Bits für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits, wird ein Doppelleitungsunterbrechungsfehler angegeben.
  • Somit arbeitet die Diagnoseroutine 600 vom zweiten Leitungsunterbrechungsfehlertyp wie folgt. Beim Start der Ausführung (601) überwacht ECU-M Spannungen an dem CAN-Bus, die VH und VL umfassen (602). Die Spannungen an dem CAN-Bus werden bewertet, um zu ermitteln, ob für zumindest jede 6-Bit-Zeit bei zumindest jeweils 6 Bits (12 Mikrosekunden für eine Busgeschwindigkeit von 500 Kb/s) für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits (60 Mikrosekunden für eine Busgeschwindigkeit von 500 Kb/s) VH größer als 3,0 V und VL kleiner als 2,0 V ist (604), und wenn dies nicht der Fall ist (604)(0), werden wieder Daten erfasst (602). Wenn dies der Fall ist (604)(1), wird VL bewertet (506). Wenn VL während einer Nachrichtenübertragung oder eines -empfangs immer kleiner oder gleich (2,5 – r) ist, d. h. VL ≤ (2,5 – r), während VH > 3 Volt und VL < 2 Volt bei zumindest jeweils 5 Bits für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits (606)(1), wird ein CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehler angegeben (610). Ansonsten (606)(0) wird VH bewertet (608), und wenn VH während einer Nachrichtenübertragung oder eines -empfangs immer größer oder gleich (2,5 + r) ist, d. h. VH ≥ (2,5 + r), während VH > 3 Volt und VL < 2 Volt bei zumindest jeweils 6 Bits für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits (608)(1), wird ein CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehler angegeben (612). Wenn es sowohl VH als auch VL nicht gelingt, sich wie oben zu verhalten, wobei VH > 3 Volt und VL < 2 Volt bei zumindest jeweils 6 Bits für eine Zeitdauer von zumindest 30 Bits, wird ein Doppelleitungsunterbrechungsfehler angegeben (614), und diese Iteration endet (616).
  • Nachstehend wird eine Diagnoseroutine vom Leitungsunterbrechungsfehlertyp zum Diagnostizieren eines Fehlertyps, wenn ein Leitungsunterbrechungsfehler in einem CAN mit zwei Leitungen detektiert wird, wobei der CAN-Bus mit zwei Leitungen umfasst ist, der Kabel CAN-H und CAN-L elektrisch verbunden zwischen Abschlusswiderstandseinrichtungen in einer Ausgestaltung eines Standardabschlusses umfasst, wie z. B. in 3 beschrieben, beschrieben. Bei einem Doppelleitungsunterbrechungsfehler bleibt der CAN-Schaltkreis wie im Falle des Modells eines geteilten Abschlusses symmetrisch. Die Spannungen VH und VL bleiben in Bezug auf 2,5 Volt symmetrisch, d. h. VH liegt in einem Bereich zwischen 2,5 Volt und 4 Volt und VL liegt in einem Bereich zwischen 2,5 Volt und 1 Volt. Somit liegt der Wert von (VH + VL – 5) ungefähr bei null Volt, wenn ein Fehler auftritt.
  • Eine Diagnoseroutine vom Leitungsunterbrechungsfehlertyp arbeitet, wenn ein CAN-H-Unterbrechungsfehler auftritt, wie folgt. Da kein Kondensator an dem CAN-Bus vorhanden ist, existieren keine Lade- und Entladeeffekte von den Kondensatoren. Die Werte von VH und VL können jedoch immer noch verwendet werden, um den Leitungsunterbrechungsfehlertyp zu detektieren. Aufgrund der Übertragung eines dominanten Bits von den ECUs auf der anderen Seite des CAN-Busses wie die der Leitungsunterbrechung (d. h. die Seite, die von der ECU-M relativ zu dem CAN-H-Unterbrechungsfehler entfernt ist), ist der Wert von VH der gleiche wie der Wert von VL, gemessen von ECU-M, und betragen beide Werte etwa 1,5 Volt bis 1 Volt. Als Ergebnis liegen im Falle einer CAN-H-Unterbrechung niedrige Spitzenwerte von (–2) Volt für (VH + VL – 5) vor. Es sei angemerkt, dass, wenn auf der anderen Seite des Busses keine ECU vorhanden ist, sich die CAN-H-Unterbrechung neben dem Abschlusswiderstand mit dem gleichen Verhalten wie in dem Fall einer Doppelleitungsunterbrechung befindet.
  • Eine Diagnoseroutine vom Leitungsunterbrechungsfehlertyp arbeitet, wenn ein CAN-L-Unterbrechungsfehler auftritt, wie folgt. Aufgrund der Übertragung eines dominanten Bits von den ECUs auf der anderen Seite des CAN-Busses wie die der Leitungsunterbrechung (d. h. die Seite, die von der ECU-M relativ zu dem CAN-L-Unterbrechungsfehler entfernt ist, ist der Wert von VL der gleiche wie der Wert von VH, gemessen von ECU-M, und beide Werte betragen etwa 3,5 Volt bis 4 Volt. Folglich liegen in dem Fall einer CAN-L-Unterbrechung niedrige Spitzenwerte von 2 Volt für (VH + VL – 5) vor. Es sei angemerkt, dass, wenn sich keine ECU auf der anderen Seite des Busses befindet, sich die CAN-L-Unterbrechung neben dem Abschlusswiderstand mit dem gleichen Verhalten wie in dem Fall einer Doppelleitungsunterbrechung befindet.
  • Zusammengefasst umfasst die Diagnose vom Leitungsunterbrechungsfehlertyp mit dem Standardabschluss eine Bewertung, um zu ermitteln, ob (VH + VL – 5) fortwährend nahe Null liegt, d. h. |VH + VL – 5| < r, was entweder einen Doppelleitungsunterbrechungsfehler, einen CAN-H-Unterbrechungsfehler neben einem der Abschlusswiderstände oder einen CAN-L-Unterbrechungsfehler neben einem der Abschlusswiderstände angibt. Oben ist r ein kalibrierbarer Wert und umfasst er voreingestellt r = 0,4 Volt. Wenn (VH + VL – 5) niedrige Spitzenwerte aufweist, die kleiner oder gleich (–2) Volt sind, d. h. (VH + VL – 5) ≤ (–2) Volt von Zeit zu Zeit, handelt es sich um einen CAN-H-Leitungsunterbrechungsfehler. Wenn (VH + VL – 5) hohe Spitzenwerte aufweist, die größer oder gleich 2 Volt sind, d. h. (VH + VL – 5) ≥ 2 Volt von Zeit zu Zeit, handelt es sich um einen CAN-L-Leitungsunterbrechungsfehler.
  • Die Offenbarung beschrieb bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen dieser. Weitere Abwandlungen und Änderungen können für Dritte beim Lesen und Verstehen der Beschreibung ersichtlich werden. Daher soll die Offenbarung nicht auf die bestimmte Ausführungsform/die bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, die als die Ausführungsform(en) offenbart ist/sind, die zum Ausführen dieser Offenbarung als am geeignetsten betrachtet wird/werden, sondern soll die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen, die innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims (10)

  1. Controller Area Network (CAN), umfassend: einen CAN-Bus, der eine CAN-H-Leitung und eine CAN-L-Leitung umfasst; ein Paar von CAN-Busabschlusswiderstandseinrichtungen, die sich an entgegengesetzten Enden des CAN-Busses befinden, wobei jede Abschlusswiderstandseinrichtung einen entsprechenden bekannten Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswert aufweist; mehrere Knoten, die Controller umfassen, wobei zumindest einer der Controller einen Überwachungscontroller umfasst; und wobei der Überwachungscontroller eine Detektionssteuerroutine zum Detektieren des Vorhandenseins eines Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus umfasst, umfassend die folgenden Schritte, dass: ein CAN-Buswiderstand ermittelt wird; und basierend auf dem ermittelten CAN-Buswiderstand und den Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswerten ein Leitungsunterbrechungsfehler an dem CAN-Bus ermittelt wird.
  2. Controller Area Network (CAN) nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Ermittelns eines Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus basierend auf dem ermittelten CAN-Buswiderstand und den Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswerten die folgenden Schritte umfasst, dass: der ermittelte CAN-Buswiderstand mit einem ersten Widerstandswert verglichen wird, der äquivalent zu einer parallelen Kombination der Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswerte ist; der ermittelte CAN-Buswiderstand mit einem zweiten Widerstandswert verglichen wird, der äquivalent zu einem der Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswerte ist; und ein Leitungsunterbrechungsfehler an dem CAN-Bus ermittelt wird, wenn der ermittelte CAN-Buswiderstand von dem ersten Widerstandswert um einen ersten vorbestimmten Betrag abweicht und der ermittelte CAN-Buswiderstand von dem zweiten Widerstandswert um einen zweiten vorbestimmten Betrag abweicht.
  3. Controller Area Network (CAN) nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Ermittelns eines Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus basierend auf dem ermittelten CAN-Buswiderstand und den Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswerten die folgenden Schritte umfasst, dass: der ermittelte CAN-Buswiderstand mit einem ersten Widerstandswert verglichen wird, der äquivalent zu einer parallelen Kombination der Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswerte ist; der ermittelte CAN-Buswiderstand mit einem zweiten Widerstandswert verglichen wird, der äquivalent zu einem der Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswerte ist; und ein Leitungsunterbrechungsfehler an dem CAN-Bus ermittelt wird, wenn der ermittelte CAN-Buswiderstand um einen ersten vorbestimmten Betrag von dem ersten Widerstandswert abweicht und der ermittelte CAN-Buswiderstand um einen zweiten vorbestimmten Betrag von dem zweiten Widerstandswert abweicht.
  4. Controller Area Network (CAN) nach Anspruch 1: wobei jede CAN-Busabschlusswiderstandseinrichtung eine geteilte Abschlusswiderstandseinrichtung umfasst, die ein Paar von in Serie gekoppelten Widerständen, die zwischen der CAN-H- und der CAN-L-Leitung gekoppelt sind, und einen Kondensator, der zwischen einem Knoten zwischen den Widerständen und Masse gekoppelt ist, umfasst; wobei der Überwachungscontroller ferner eine Diagnosesteuerroutine zum Diagnostizieren eines Fehlertyps des Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus umfasst, umfassend die folgenden Schritte, dass: gleichzeitig eine CAN-H-Spannung und eine CAN-L-Spannung gemessen werden; und der Fehlertyp basierend auf Vergleichen der Summen der CAN-H-Spannung und einer CAN-L-Spannung als CAN-H-Leitungsunterbrechung, CAN-L-Leitungsunterbrechung oder Doppelleitungsunterbrechung ermittelt wird.
  5. Controller Area Network (CAN) nach Anspruch 1: wobei jede CAN-Busabschlusswiderstandseinrichtung eine geteilte Abschlusswiderstandseinrichtung umfasst, die ein Paar von in Serie gekoppelten Widerständen, die zwischen der CAN-H- und der CAN-L-Leitung gekoppelt sind, und einen Kondensator, der zwischen einem Knoten zwischen den Widerständen und Masse gekoppelt ist, umfasst; und wobei der Überwachungscontroller ferner eine Diagnosesteuerroutine zum Diagnostizieren eines Fehlertyps des Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus umfasst, umfassend die folgenden Schritte, dass: eine CAN-H-Spannung und eine CAN-L-Spannung asynchron gemessen werden; und der Fehlertyp basierend auf einzelnen Vergleichen der CAN-H-Spannung und einer CAN-L-Spannung als CAN-H-Leitungsunterbrechung, CAN-L-Leitungsunterbrechung oder Doppelleitungsunterbrechung ermittelt wird.
  6. Controller Area Network (CAN) nach Anspruch 1: wobei jede CAN-Busabschlusswiderstandseinrichtung eine Standardabschlusswiderstandseinrichtung umfasst, die einen Widerstand gekoppelt zwischen der CAN-H- und CAN-L-Leitung umfasst; und wobei der Überwachungscontroller ferner eine Diagnosesteuerroutine zum Diagnostizieren eines Fehlertyps des Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus umfasst, umfassend die folgenden Schritte, dass: eine CAN-H-Spannung und eine CAN-L-Spannung gemessen werden; und der Fehlertyp basierend auf Vergleichen von Summen der CAN-H-Spannung und einer CAN-L-Spannung als CAN-H-Leitungsunterbrechung, CAN-L-Leitungsunterbrechung oder Doppelleitungsunterbrechung ermittelt wird.
  7. Controller Area Network (CAN), umfassend: einen CAN-Bus, der eine CAN-H-Leitung und eine CAN-L-Leitung umfasst; ein Paar von CAN-Busabschlusswiderstandseinrichtungen, die sich an entgegengesetzten Enden des CAN-Busses befinden, wobei jede Abschlusswiderstandseinrichtung einen entsprechenden bekannten Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswert aufweist; mehrere Knoten, die Controller umfassen, wobei zumindest einer der Controller einen Überwachungscontroller umfasst; und wobei der Überwachungscontroller eine Detektionssteuerroutine zum Detektieren des Vorhandenseins eines Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus umfasst, umfassend die folgenden Schritte, dass: ein CAN-Buswiderstand ermittelt wird; und der ermittelte CAN-Buswiderstand mit einem ersten Widerstandswert, der äquivalent zu einer parallelen Kombination der Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswerte ist, verglichen wird; der ermittelte CAN-Buswiderstand mit einem zweiten Widerstandswert, der äquivalent zu einem von den Abschlusswiderstandseinrichtungs-Widerstandswerten ist, verglichen wird; und ein Leitungsunterbrechungsfehler an dem CAN-Bus ermittelt wird, wenn der ermittelte CAN-Buswiderstand um einen ersten vorbestimmten Betrag von dem ersten Widerstandswert abweicht und der ermittelte CAN-Buswiderstand um einen zweiten vorbestimmten Betrag von dem zweiten Widerstandswert abweicht.
  8. Controller Area Network (CAN) nach Anspruch 7: wobei jede CAN-Busabschlusswiderstandseinrichtung eine geteilte Abschlusswiderstandseinrichtung umfasst, die ein Paar von in Serie gekoppelten Widerständen, die zwischen der CAN-H- und der CAN-L-Leitung gekoppelt sind, und einen Kondensator, der zwischen einem Knoten zwischen den Widerständen und Masse gekoppelt ist, umfasst; und wobei der Überwachungscontroller ferner eine Diagnosesteuerroutine zum Diagnostizieren eines Fehlertyps des Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus umfasst, umfassend die folgenden Schritte, dass: gleichzeitig eine CAN-H-Spannung und eine CAN-L-Spannung gemessen werden; und der Fehlertyp basierend auf Vergleichen von Summen der CAN-H-Spannung und einer CAN-L-Spannung als CAN-H-Leitungsunterbrechung, CAN-L-Leitungsunterbrechung oder Doppelleitungsunterbrechung ermittelt wird.
  9. Controller Area Network (CAN) nach Anspruch 7: wobei jede CAN-Busabschlusswiderstandseinrichtung eine geteilte Abschlusswiderstandseinrichtung umfasst, die ein Paar von in Serie gekoppelten Widerständen, die zwischen der CAN-H- und der CAN-L-Leitung gekoppelt sind, und einen Kondensator, der zwischen einem Knoten zwischen den Widerständen und Masse gekoppelt ist, umfasst; wobei der Überwachungscontroller ferner eine Diagnosesteuerroutine zum Diagnostizieren eines Fehlertyps des Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus umfasst, umfassend die folgenden Schritte, dass: eine CAN-H-Spannung und eine CAN-L-Spannung asynchron gemessen werden; und der Fehlertyp basierend auf einzelnen Vergleichen der CAN-H-Spannung und einer CAN-L-Spannung als CAN-H-Leitungsunterbrechung, CAN-L-Leitungsunterbrechung oder Doppelleitungsunterbrechung ermittelt wird.
  10. Controller Area Network (CAN) nach Anspruch 7: wobei jede CAN-Busabschlusswiderstandseinrichtung eine Standardabschlusswiderstandseinrichtung umfasst, die einen Widerstand umfasst, der zwischen der CAN-H- und der CAN-L-Leitung gekoppelt ist; und wobei der Überwachungscontroller ferner eine Diagnosesteuerroutine zum Diagnostizieren eines Fehlertyps des Leitungsunterbrechungsfehlers an dem CAN-Bus umfasst, umfassend die folgenden Schritte, dass: eine CAN-H-Spannung und eine CAN-L-Spannung gemessen werden; und der Fehlertyp basierend auf Vergleichen von Summen der CAN-H-Spannung und einer CAN-L-Spannung als CAN-H-Leitungsunterbrechung, CAN-L-Leitungsunterbrechung oder Doppelleitungsunterbrechung ermittelt wird.
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