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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, System und Verfahren zur Aktualisierung der Firmware einer Fahrzeugkomponente.
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Batteriebetriebene Fahrzeuge, insbesondere Elektrofahrräder (sogenannte E-Bikes) sowie Pkw oder elektrisch angetriebene Roller, erfreuen sich großer Beliebtheit.
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Solche Fahrzeuge weisen eine große Anzahl von elektrisch betriebenen Komponenten auf, z.B. einen Elektromotor oder eine Wegfahrsperre. Die Ansteuerung dieser Komponenten erfolgt üblicherweise durch elektrische Schaltungen. Software, die in diese Komponenten eingebettet ist und die Steuerung der Komponenten übernimmt, nennt man üblicherweise Firmware.
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Es kann notwendig sein, dass die Firmware von Fahrzeugkomponenten nach der Auslieferung an den Endkunden aktualisiert werden muss. Dies kann zum Beispiel zur Fehlerbehebung oder zum Nachrüsten neuer Funktionen notwendig sein. Hierzu ist es oft erforderlich, dass eine alte Firmware, die in einem Speicher der Fahrzeugkomponente gespeichert ist, mit einer neuen Firmware überschrieben wird.
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Die Verfahren zum Aktualisieren der Fahrzeugkomponenten können zwischen den Herstellern stark variieren. Oft vertreiben die Hersteller spezielle „Diagnose- und Wartungsgeräte“, die über entsprechende Schnittstellen zur Aktualisierung verfügen. Zum Bezug des Gerätes und der Software sowie zur Berechtigung der Ausführung der Aktualisierung müssen gegenüber den Herstellern häufig Schulungen nachgewiesen werden.
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Daher ist es normalerweise erforderlich, dass die Aktualisierung der Firmware von Fahrzeugkomponenten von spezialisierten Werkstätten durchgeführt wird.
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Dadurch entstehen hohe Kosten für die Endkunden und die Fahrzeuge stehen für längere Zeit nicht zur Verfügung.
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Ferner sind die Komponenten und die zugehörigen „Diagnose- und Wartungsgeräte“ herstellerabhängig und untereinander nicht kompatibel.
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Dieses verhindert, dass z.B. sämtliche Fehlercodes eines Fahrzeugs durch eine einzige Vorrichtung ausgelesen und analysiert werden können. Dies führt dazu, dass vorhandene Fehler der Fahrzeugkomponenten mitunter spät erkannt werden, nämlich erst, wenn das Fahrzeug in eine Werkstatt gebracht wird.
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Die heute erhältlichen „Diagnose- und Wartungsgeräte“ sind üblicherweise nicht benutzerfreundlich ausgestaltet, da diese nur für spezialisiertes und geschultes Personal entwickelt worden sind.
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Für einen Endkunden gibt es praktisch keine Möglichkeit, die Wartungsarbeiten selbst durchzuführen.
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Auch die Fahrzeug-Diagnose kann auf Grund der beschriebene Vielfallt von Systemen und Komponenten praktisch nicht von Endkunden selbst durchgeführt werden.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug, System und Verfahren anzugeben, die die vorstehend beschriebenen Nachteile adressieren. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein System anzugeben, welches in der Lage ist, sämtliche Komponenten eines Fahrzeugs zu aktualisieren. Ferner soll das System von einem Endkunden bedienbar sein. Darüber hinaus soll das System kostengünstig und benutzerfreundlich sein.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrzeug, Folgendes aufweisend:
- – mindestens eine Fahrzeugkomponente, umfassend:
– mindestens eine Komponenten-Recheneinheit;
– mindestens eine Komponenten-Speichereinrichtung zur Speicherung von Daten; und
– eine Komponenten-Kommunikationseinrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Firmware-Daten;
- – ein Gatewaymodul, umfassend:
– eine Gateway-Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einer Vielzahl von Fahrzeugkomponenten;
– eine Gateway-Recheneinheit.
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Die Gateway-Recheneinheit ist dazu ausgebildet:
- – ein Update-Firmwareabbild zu bestimmen; und
- – das Update-Firmwareabbild als Firmware-Daten an die Fahrzeugkomponente zu senden;
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Die Komponenten-Recheneinheit ist dazu ausgebildet, ein in der Komponenten-Speichereinrichtung gespeichertes Firmwareabbild mittels der empfangenen Firmware-Daten zu aktualisieren.
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Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist, dass das Gateway-Modul mit einer Vielzahl von Fahrzeugkomponenten kommunikativ verbunden ist. Dadurch ist es möglich, neue Firmware zentral – nämlich vom Gateway-Modul aus – zu verteilen. Dies ermöglicht, dass ein Benutzer neue Firmware nur über das Gateway-Modul laden muss und nicht über die einzelnen Fahrzeugkomponenten. Darüber hinaus kann das Gateway-Modul bestimmen, ob eine Aktualisierung der Firmware von Fahrzeugkomponenten überhaupt notwendig ist. Die vorliegende Erfindung bietet also deutlich Vorteile bezüglich der Wartbarkeit des Fahrzeugs.
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Ein Firmwareabbild kann in einer Ausführungsform als eine Datei ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann das Firmwareabbild als ein Speicherabbild einer Speichereinrichtung ausgebildet sein. Die Firmware-Daten können als eine oder mehrere Firmware-Dateien ausgebildet sein.
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In einer Ausführungsform kann die Gateway-Kommunikationseinrichtung dazu ausgebildet sein, eine Firmwarekennung, insbesondere eine alphanumerische Ziffernfolge, zu empfangen. Dabei kann dem Update-Firmwareabbild eine Versionsnummer zugeordnet sein. Die Gateway-Recheneinheit kann weiter dazu ausgebildet sein, das Update-Firmwareabbild unter Verwendung von der empfangenen Firmwarekennung und der Versionsnummer zu bestimmen und/oder auszuwählen.
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Mit der beschriebenen Ausführungsform wird es ermöglicht, dass das Gateway-Modul ein Update-Firmwareabbild unter Verwendung einer Versionsnummer bestimmt. So kann z.B. vorgesehen sein, dass immer die neuste Firmware-Version als Update-Firmwareabbild bestimmt/ausgewählt werden soll. Es ist aber auch möglich, auf eine bestimmte Version zu wechseln, wenn z.B. Probleme mit einer Aktualisierung auftreten.
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Die Firmwarekennung kann als eine alphanumerische Ziffernfolge ausgebildet sein. Dabei kann die Firmwarekennung eine Fahrzeugkomponente eindeutig identifizieren. Beispielsweise können GUID (Global Unique Identifier) als Firmwarekennung verwendet werden. In einer Ausführungsform kann zu jeder Firmwarekennung der Hersteller ein zu verwendendes Kommunikationsprotokoll und/oder eine Vielzahl von kompatiblen Firmwares in der Gateway-Speichereinrichtung abgespeichert sein, z.B. in einer relationalen oder schemalosen Datenbank.
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Durch die vorstehend beschriebene Ausführungsform können sich die Fahrzeugkomponenten eindeutig bei dem Gateway-Modul identifizieren. Werden zum Beispiel neue Komponenten in einem Fahrzeug verbaut und mit einem Gateway-Modul verbunden, so kann sich die neue Komponente bei dem Gateway-Modul anmelden. Ist die neue Komponente auf dem Gateway-Modul durch Hinterlegung entsprechender Daten bekannt, kann das Gateway-Modul die Komponenten unmittelbar und automatisch mit dem neusten Firmwareabbild versorgen. Es wird also ein deutlich vereinfachter Updatemechanismus auch für neue Fahrzeugkomponenten bereitgestellt.
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In einer Ausführungsform können die Firmware-Daten einen Updatebefehl und/oder das Update-Firmwareabbild umfassen.
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Die Firmware-Daten können einen Updatebefehl umfassen. Eine Fahrzeug-Komponente kann beispielsweise eine Programmierschnittstelle (API) bereitstellen, die eine Updatefunktion umfasst. Die Updatefunktion kann die Aktualisierung der Firmware durch Überschreiben des alten Firmwareabbild mit einem neuen Firmwareabbild umsetzen. Die Firmware-Daten können in der beschriebenen Ausführungsform Daten enthalten, die das Ausführen der Updatefunktion auf der Fahrzeug-Komponente auslösen.
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Darüber hinaus kann in der oben beschriebenen Ausführungsform das Update-Firmwareabbild mit den Firmware-Daten an die Fahrzeug-Komponente gesendet werden. Es ist möglich, dass lediglich das Update-Firmwareabbild an die Fahrzeug-Komponente gesendet wird. Beim Empfang des Update-Firmwareabbilds auf der Fahrzeug-Komponente kann dann automatisch das bisherige Firmwareabbild durch das Update-Firmwareabbild ersetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Update-Firmwareabbild als Parameter mit dem Updatebefehl zusammen gesendet wird.
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In einer Ausführungsform kann die Gateway-Kommunikationseinrichtung dazu ausgebildet sein, ein erstes Update-Firmewareabbild mittels mindestens einem ersten Übertragungsprotokoll und ein zweites Update-Firmewareabbild mittels mindestens einem zweiten (sich unterscheidenden) Übertragungsprotokoll zu übermitteln, wobei die Gateway-Kommunikationseinrichtung das erste oder zweite Übertragungsprotokoll in Abhängigkeit von der zu aktualisierenden Fahrzeugkomponente zum Senden des Update-Firmewareabbilds an die jeweilige Fahrzeugkomponente auswählt.
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Ein Fahrzeug kann eine Vielzahl von verschiedenen Komponenten von einer Vielzahl von Herstellern aufweisen. Üblicherweise implementiert jeder Hersteller ein proprietäres Übertragungsprotokoll. Es ist daher von Vorteil, wenn die Gateway-Kommunikationseinrichtung dazu ausgebildet ist, über ein entsprechendes Kommunikationsprotokoll mit einer Fahrzeugkomponente zu kommunizieren. Das Kommunikationsprotokoll wird dabei automatisch auf Grundlage der zu aktualisierenden Fahrzeugkomponenten ausgewählt. Dadurch wird ein hoher Grad an Komfort für den Endbenutzer erreicht. Ferner wird das System flexibel erweiterbar, wenn neue Komponenten hinzukommen.
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In einer Ausführungsform kann die Komponenten-Recheneinheit dazu ausgebildet sein, nach einem Empfang der Firmware-Daten in einer Verifikationsphase die Firmware-Daten zu verifizieren.
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Während der Kommunikation zwischen dem Gateway-Modul und den Fahrzeug-Komponenten kann es zu Übertragungsfehlern kommen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die gesendeten Daten nach einer Übertragungsphase verifiziert werden. Werden in der Verifikationsphase Übertragungsfehler festgestellt, so können die Daten wiederholt gesendet werden und die Verifikationsphase wiederholt werden, bis festgestellt wird, dass die Daten vollständig und fehlerfrei übertragen worden sind.
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In einer Ausführungsform können die Firmware-Daten und/oder eine den Firmware-Daten zugeordnet Metadatei eine Referenz-Prüfsumme umfassen, wobei die Komponenten-Recheneinheit weiter dazu ausgebildet sein kann, während der Verifikationsphase eine, insbesondere eine nach dem MD5 Algorithmus generierte, Prüfsumme für die empfangenen Firmware-Daten zu berechnen, die Prüfsumme mit der Referenz-Prüfsumme zu vergleichen und eine Fehlermeldung zu generieren, wenn die Prüfsumme nicht mit der Referenz-Prüfsumme übereinstimmt.
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In einer Ausführungsform können die Daten unter Verwendung einer Prüfsumme verifiziert werden. Hierzu kann das Gateway-Modul eine Referenz-Prüfsumme als Teil der Firmware-Daten an eine Fahrzeugkomponente senden. Die Komponenten-Recheneinheit kann nach Empfang des Update-Firmwareabbilds eine Prüfsumme für das Update-Firmwareabbild berechnen und die Prüfsumme mit der Referenz-Prüfsumme vergleichen.
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Alternativ kann das Gateway-Modul das Update-Firmwareabbild zweimal senden und jeweils eine Prüfsumme erzeugen, die anschließend verglichen werden können. Sind die Prüfsummen identisch, so wird angenommen, dass kein Übertragungsfehler vorliegt.
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Die Prüfsummen können nach dem MD5-Algorithmus berechnet werden. Alternativ kann auch der SHA2 Algorithmus zur Berechnung von Prüfsummen eingesetzt werden. SHA2 ist ein sehr kollisionssicherer Algorithmus und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass nicht zufällig zwei gleiche Prüfsummen berechnet werden.
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In einer Ausführungsform können die Firmware-Daten einen Updatebefehl umfassen, wobei der Updatebefehl die Komponenten-Recheneinheit dazu veranlassen kann, in der Komponenten-Speichereinrichtung gespeicherte Instruktionen auszuführen, die einen Prozessor dazu veranlassen können, ein Updateprogramm auszuführen, wenn die Instruktionen von einem Prozessor ausgeführt werden. Das Updateprogramm kann den Prozessor dazu veranlassen, die folgenden Schritte durchzuführen:
- – Senden einer Bestätigungsnachricht und einer Firmwareinformation;
- – Empfangen von ersten Firmware-Daten und einer Prüfsumme;
- – Speichern der ersten Firmware-Daten in der Komponenten-Speichereinrichtung;
- – Senden einer Empfangsbestätigung;
- – Empfangen von zweiten Firmware-Daten;
- – Vergleichen der ersten und der zweiten Firmware-Daten;
- – Ausführen der ersten Firmware-Daten, wenn die ersten und zweiten Firmware-Daten identisch sind.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform stellt eine konkrete Implementierung des Updatemechanismus dar, welche einfach zu implementieren und effizient umsetzbar ist.
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In einer Ausführungsform kann das Updateprogramm den Prozessor dazu veranlassen, das Senden einer zweiten Bestätigungsnachricht durchzuführen, wenn die erste Firmware ausgeführt wird.
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Das Senden einer zweiten Bestätigungsnachricht, z.B. an das Gateway-Modul ermöglicht, dass das Gateway-Modul einem Benutzer über die erfolgreiche Aktualisierung der Firmware informieren kann. Beispielsweise kann das Gateway-Modul eine LED umfassen, die farbig aufleuchtet, wenn die zweite Bestätigungsnachricht vom Gateway-Modul empfangen worden ist.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System, umfassend:
- – ein Fahrzeug, insbesondere wie vorstehend beschrieben;
- – ein mobiles Endgerät, insbesondere ein Smartphone, umfassend:
– eine innere Endgeräte-Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit Gateway-Kommunikationseinrichtungen, insbesondere über eine drahtlose Kommunikationsverbindung, z.B. Bluetooth oder WLAN, wobei die innere Endgeräte-Kommunikationseinrichtung zum Empfang einer Firmwareinformation ausgebildet ist;
– eine Endgeräte-Speichereinrichtung zur Speicherung von Firmware-Daten;
– eine Endgeräte-Recheneinheit, die dazu ausgebildet ist, unter Verwendung einer empfangenen Firmwareinformation ein in der Endgeräte-Speichereinrichtung gespeichertes Firmwareabbild auszuwählen und das ausgewählte Firmwareabbild über die innere Endgeräte-Kommunikationseinrichtung an eine Gateway-Kommunikationseinrichtung zu senden.
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Das erfindungsgemäße System umfasst zusätzlich zu einem Fahrzeug ein mobiles Endgerät, wie z.B. ein Smartphone, ein Tablet, ein Laptop oder ein ähnliches Gerät. Das mobile Endgerät kann drahtlos mit dem Fahrzeug, d.h. mit dem Gateway-Modul, verbunden sein. Hierzu kann z.B. eine Bluetooth Verbindung eingesetzt werden. Aber auch andere drahtlose Verbindungen sind möglich, wie z.B. Infrarot oder WLAN. Auch können Ad-Hoc-Netze/Mesh-Netze von dem Fahrzeug und dem mobilen Endgerät gebildet werden.
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Wenn das Fahrzeug als ein Fahrzeug ausgebildet ist, wie es vorstehend beschrieben wurde, dann kann das mobile Endgerät drahtlos mit dem Gateway-Modul kommunizieren. Das mobile Endgerät empfängt eine Firmwareinformation von dem Gateway-Modul und bestimmt unter Verwendung der Firmwareinformation ein Firmwareabbild, welches an das Gateway-Modul gesendet wird.
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Bei der Firmwareinformation kann es sich in einer Ausführungsform um eine Datenstruktur handeln, die eine Angabe zu einem Hersteller, einer Firmwareversion und/oder Komponentenrevision speichert. Die Datenstruktur kann z.B. als ein Array oder ein Dictionary ausgebildet sein und/oder als Teil eines XML oder JSON Datensatzes versendet werden.
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Die vorstehend beschriebene Erfindung hat den Vorteil, dass ein Benutzer eines Fahrzeugs, z.B. ein Endkunde, mit seinem Smartphone die Firmwareupdates sämtlicher Fahrzeugkomponenten auf eine sehr einfach Art und Weise selbst durchführen kann.
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Das mobile Endgerät kann eine Vielzahl von verschiedenen Firmwareabbildern in der Endgeräte-Speichereinrichtung speichern. Es ist somit sogar möglich, dass das mobile Endgerät zum Aktualisieren einer Vielzahl von verschiedenen Fahrzeugen eingesetzt wird. Ein Benutzer kann so z.B. mit seinem Smartphone die Komponenten seines Fahrrads ebenso aktualisieren, wie die Komponenten eine Sportboots oder eines Golfcarts.
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In einer Ausführungsform kann das System einen Server aufweisen, umfassend:
- – eine Server-Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation, insbesondere über ein Mobilfunknetz, mit einem mobilen Endgerät;
- – eine Server-Speichereinrichtung zur Speicherung einer Vielzahl an Firmwareabbildern;
- – eine Server-Recheneinheit, die dazu ausgebildet ist, unter Verwendung einer empfangen Firmwareinformation ein Firmwareabbild auszuwählen und an ein mobiles Endgerät zu senden.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist ferner ein Server vorgesehen, der mit dem mobilen Endgerät in kommunikativer Verbindung steht. Die Kommunikation kann dabei über das Internet, beispielsweise über das Mobilfunknetz unter Verwendung des LTE, UMTS oder GSM Standards erfolgen.
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Der Server kann eine Vielzahl von Firmwareabbildern speichern. Empfängt der Server eine Firmwareinformation von einem mobilen Endgerät, kann der Server ein Firmwareabbild auswählen und an das mobile Endgerät senden.
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Die beschriebene Ausführungsform ermöglicht, dass z.B. das mobile Endgerät Firmwareabbilder von einem Server herunterladen kann.
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In einer Ausführungsform können die von dem Server empfangenen Firmwareinformationen Versionsangaben umfassen. Der Server kann auf Grundlage der Firmwareinformationen ein Firmwareabbild auswählen, z.B. wenn die auf dem Server gespeicherte Version der Firmware neuer ist als die Firmware auf dem mobilen Endgerät.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform ermöglicht also, dass eine Firmware von einem Server über ein mobiles Endgerät und dem Gateway-Modul auf eine Fahrzeugkomponente geladen wird. Dadurch wird ein hoher Grad an Flexibilität erreicht.
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In einer Ausführungsform kann das Gateway-Modul dazu ausgebildet sein, eine Bestätigungsnachricht an das mobile Endgerät zu senden, wenn das Gateway-Modul die Bestätigungsnachricht von der Komponenten-Kommunikationseinrichtung empfängt.
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Eine Bestätigungsnachricht an das mobile Endgerät kann als Information für den Benutzer verwendet werden. So kann dem Benutzer angezeigt werden, dass ein neues Firmwareabbild auf einer Fahrzeugkomponente installiert worden ist.
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In einer Ausführungsform ist es auch denkbar, dass auf dem Server und/oder auf dem mobilen Endgerät gespeichert wird, welche Version einer Firmware auf welcher Fahrzeugkomponente läuft. Somit kann der Benutzer des mobilen Endgeräts informiert werden, wenn eine neue Firmware-Version vorliegt und eine Aktualisierung durchgeführt werden sollte.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst, durch ein Verfahren zur Aktualisierung einer Firmware einer Fahrzeugkomponente, Folgendes aufweisend:
- – Empfangen einer einem in einer Komponente-Speichereinheit gespeicherten Firmwareabbild zugeordneten Firmwarekennung von einer Fahrzeug-Komponente, insbesondere an einem mobilen Endgerät oder an einem Server;
- – Ermitteln eines Update-Firmwareabbilds unter Verwendung der Firmwarekennung;
- – Senden des ermittelten Update-Firmwareabbilds als Firmware-Daten an die Fahrzeug-Komponente;
- – Empfangen der Firmware-Daten, insbesondere an der Fahrzeug-Komponente;
- – Updaten der Firmware der Fahrzeugkomponente unter Verwendung der Firmware-Daten.
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In einer Ausführungsform kann das vorstehend beschriebe Verfahren die folgenden Schritte aufweisen:
- – Senden der Firmwarekennung von einem mobilen Endgerät an einen Server;
- – Empfangen der Firmwarekennung auf dem Server;
- – Bestimmen des Update-Firmwareabbilds in einer Datenbank auf dem Server unter Verwendung der Firmwarekennung;
- – Bestimmen, ob das Update-Firmwareabbild neuer ist, als das in der Komponenten-Speichereinrichtung gespeicherte Firmwareabbild;
- – Updaten des gespeicherte Firmwareabbilds mit dem Update-Firmwareabbild, wenn bestimmt worden ist, dass das update-Firmwareabbild neuer ist als das gespeicherte Firmwareabbild.
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Im Umfang dieser Patentanmeldung gilt ein erstes Firmwareabbild als neuer gegenüber einem zweiten Firmwareabbild, wenn dem ersten Firmwareabbild eine höhere Versionsnummer zugeordnet ist, oder wenn dem ersten Firmwareabbild ein jüngerer Erstellungstag als dem zweiten Firmwareabbild zugeordnet ist.
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Das beschriebene System kann dazu ausgebildet sein, die vorstehend beschriebenen Verfahren zu implementieren.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Computer-lesbares Speichermedium, welches Instruktionen enthält, die mindestens einen Prozessor dazu veranlassen, eins der vorstehend beschriebenen Verfahren zu implementieren, wenn die Instruktionen durch den mindestens einen Prozessor ausgeführt werden.
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Es ergeben sich identische oder ähnliche Vorteile, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Fahrzeug und/oder dem System beschrieben wurden.
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Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1: Eine schematische Darstellung eines Systems zum Aktualisieren der Firmware einer Fahrzeugkomponenten;
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2: Eine schematisch Darstellung eines Fahrrads;
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3: Eine schematische Darstellung eines Gateway-Moduls;
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4: Eine schematische Darstellung eines mobilen Endgeräts;
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5: Eine schematische Darstellung eines Servers;
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6: Eine schematische Darstellung einer Datenbanktabelle;
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7: Eine Übersicht über den Updatevorgang einer Fahrzeugkomponente;
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8: ein Sequenzdiagramm, welches die Aktualisierung der Firmware einer Fahrzeugkomponente zeigt.
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Im Folgenden werden für gleiche oder gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Systems 1. Das System 1 umfasst ein Vielzahl von Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘, 22, 23, 24, die in einem ersten Ausführungsbeispiel als ein Elektromotor 22, eine ECU 23 und ein Akku 24 ausgebildet sind.
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Der Elektromotor 22, die ECU 23 und der Akku 24 sind kommunikativ mit einem Gateway-Modul 10 verbunden. Die Kommunikation ist im ersten Ausführungsbeispiel als I2C BUS ausgebildet. In weiteren Ausführungsbeispielen sind jedoch auch andere Verbindungen denkbar, wie z.B. ein CAN-BUS oder eine Ethercat- oder Ethernet-Verbindung.
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Das Gateway-Modul 10 dient vorliegend als Kommunikationsschnittstelle und bietet einen zentralen Kommunikationspunkt, um mit den Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘, 22, 23, 24 zu kommunizieren.
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Das Gateway-Modul 10 ist ferner kommunikativ mit einem mobilen Endgerät 30 verbunden. Bei dem mobilen Endgerät 30 handelt es sich in dem ersten Ausführungsbeispiel um ein Smartphone 30. Das mobile Endgerät 30 kann in weiteren Ausführungsbeispielen jedoch auch als ein Tablet, ein Laptop, ein PC oder ein ähnliches Gerät ausgebildet sein.
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Die Verbindung zwischen Smartphone 30 und Gateway-Modul 10 kann als eine Direktverbindung ausgebildet sein. Vorliegend wird eine Bluetooth-Verbindung verwendet. Es sind jedoch auch weitere Verbindungstypen denkbar, wie z.B. eine WLAN-Verbindung, eine Infrarotverbindung oder auch ein Ad-Hoc Netzwerk.
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Die Bluetooth-Verbindung ermöglicht es, dass das Smartphone 30 über das Gateway-Modul 10 drahtlos mit dem Elektromotor 22, der ECU 23 und dem Akku 24 kommunizieren kann.
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Das System 1 ermöglich also grundsätzlich, dass Daten 2 zwischen den Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘, 22, 23, 24 und dem mobilen Endgerät 30 ausgetauscht werden. Zum Beispiel können Diagnosemeldungen der Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘, 22, 23, 24 zentral von dem Smartphone 30 erfasst werden und dem Benutzer auf einer graphischen Benutzeroberfläche angezeigt werden. Wird z.B. festgestellt, dass der Elektromotor 30 ein technisches Problem aufweist, so kann der Benutzer unter Verwendung der vom Smartphone 30 angezeigten Informationen entscheiden, ob das Fahrzeug 20 in einer Werkstatt gewartet werden muss.
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Es ist darüber hinaus möglich, dass das Smartphone 30 mit einem mit dem Internet verbundenen Server 40 kommunikativ verbunden ist. Das Smartphone 30 kann die empfangenden Daten 2 der Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘, 22, 23, 24 an den Server 40 senden. Bei der Verbindung zwischen Smartphone 30 und Server 40 kann es sich um eine Mobilfunkverbindung nach dem LTE-, UMTS- oder GSM-Standard handeln. Ferner kann es sich bei der auch um jede weitere denkbare Internet-Verbindung handeln. Die Verbindung kann drahtlos oder drahtgebunden ausgebildet sein.
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Ferner können unter Verwendung des Systems 1 in einem Ausführungsbeispiel Daten von dem Server 40 an die Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘, 22, 23, 24 gesendet werden und bei diesen gespeichert werden. Auch ist es möglich, dass Anweisungen/Befehle 6 von dem Server 40 oder dem Smartphone 30 an die Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘, 22, 23, 24 gesendet werden und diese von den Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘, 22, 23, 24 ausgeführt werden. Mögliche Befehle sind unter anderem Befehle zum Aktualisieren der Firmware, zum Stoppen eines Dienstes, zum Zurücksetzen des Zustands auf einen Werkszustand oder zum Starten eines Dienstes.
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Der Server 40 kann in einem Ausführungsbeispiel auch die Daten 2 von Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘, 22, 23, 24 einer Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugen aufzeichnen und analysieren. Ein Betreiber einer großen Fahrzeugflotte erhält somit eine Übersicht über den Gesamtflottenzustand.
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In einem Ausführungsbeispiel werden die Daten der Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘, 22, 23, 24 einer Vielzahl von Fahrzeugen verwendet, um ein Prädiktionssystem wie z.B. ein Rekurrentes Neuronales Netz zu trainieren. Unter Verwendung des Prädiktionssystem kann die Ausfallwahrscheinlichkeit von Fahrzeugkomponenten für einen, insbesondere zukünftigen, Zeitraum ermittelt bzw. geschätzt werden.
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2 zeigt ein Fahrrad 20 mit einem Elektromotor 22, einer ECU 23, einem Akku 24 und einem Gateway-Modul 10. Der Elektromotor 22, die ECU 23, der Akuu 24 und das Gateway-Modul 10 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über einen CAN-BUS kommunikativ miteinander verbunden.
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Die Komponenten 22, 23, 24 des Fahrrads 20 können unter Verwendung des Gateway-Moduls 10 mit einem mobilen Endgerät 30 kommunizieren.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Gateway-Moduls 10. Das Gateway-Modul 10 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine innere- und äußere-Kommunikationseinrichtung 11, 12 sowie eine Gateway-Recheneinheit 13. Die Gateway-Recheneinheit 13 ist kommunikativ mit einer Gateway-Speichereinrichtung 14 verbunden. Die innere und die äußere Gateway-Kommunikationseinrichtungen 11, 12 bilden zusammen eine Gateway-Kommunikationseinrichtung 15.
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Die innere-Kommunikationseinrichtung 11 ist kommunikativ mit den Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘, 22, 23, 24 eines Fahrzeugs 20 verbunden. Vorliegend ist die inneren-Kommunikationseinrichtung 11 mit dem Elektromotor 22, der ECU 23 und dem Akku 24 verbunden.
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Die äußere-Kommunikationseinrichtung 12 ist mittels einer Bluetooth-Verbindung drahtlos mit dem Smartphone 30 verbunden.
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In einer Datenbank 14, die in der Gateway-Speichereinrichtung 11 gespeichert ist, (sieht 6) sind eine Vielzahl von Firmwareabbildern 45 zusammen mit Metadaten gespeichert. Die Metadaten können Angaben umfassen, wie z.B. die Version der Firmwareabbilder 27, 27‘, 27‘‘, den Hersteller der zugehörigen Fahrzeug-Komponenten 22, 23, 24 und/oder eine Komponentenklasse, die angibt, um was für eine Komponente es sich bei der zugehörigen Fahrzeug-Komponente 22, 23, 24 handelt. Mögliche Komponentenklassen sind z.B. „Motor“ „ECU“ oder „Akku“.
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4 zeigt eine schematische Ansicht eines mobilen Endgeräts 30. Das mobile Endgerät 30 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Smartphone ausgebildet. Das Smartphone 30 umfasst eine äußere und eine innere Endgerätekommunikationseinrichtung 31, 32. Die äußere Endgeräte-Kommunikationseinrichtung 31 ist im vorliegenden Fall als LTE-Modul ausgebildet. Die innere Kommunikationseinrichtung 32 ist vorliegend als Bluetooth-Modul ausgebildet.
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Das Smartphone 30 kann somit drahtlos mit dem Internet und mit angeschlossenen Bluetooth Geräten kommunizieren. Somit ist es möglich, dass das Smartphone 30 mit einem Server 40 kommuniziert sowie mit einem Gateway-Modul 10. Dadurch wird eine sehr einfache Handhabung des Smartphones 30 erreicht.
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Das Smartphone 30 weist ferner eine Endgeräte-Recheneinheit 33 und eine Endgeräte Speichereinrichtung 34 auf. Die Endgeräte-Speichereinrichtung 34 speichert eine Datenbank bzw. Datenbanktabelle 35 (siehe 6).
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5 zeigt eine schematische Ansicht eines Servers 40. Der Server 40 ist im aktuellen Ausführungsbeispiel in einem Rechenzentrum angeordnet und mittels einer Server-Kommunikationseinrichtung 41 mit dem Internet verbunden. Der Server 40 verfügt über eine Server-Recheneinheit 43 und eine Server-Speichereinrichtung 42. In der Server-Speichereinrichtung 42 ist eine Datenbank 44 gespeichert. Auf dem Server 40 läuft ferner ein Web-Server, der es ermöglicht Datenzugriffe aus dem Internet anzunehmen und zu beantworten.
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6 zeigt eine beispielhafte Datenbanktabelle 35, 44, die auf dem Server 40, dem mobilen Endgerät 30 oder dem Gateway-Modul 10 gespeichert sein kann. Die Datenbanktabelle 35, 44 umfasst drei Spalten. Durch die Datenbanktabelle 35, 44 wird die Firmwareversion 27, 27‘, 27‘‘ einer Fahrzeugkomponente 26, 26‘, 26‘‘ eines Fahrzeugs 20, 20‘, 20‘‘ gespeichert.
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Die Fahrzeuge und/oder Komponenten werden in der Datenbanktabelle 35, 44 durch eine GUID eindeutig identifiziert.
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7 zeigt schematisch das Aktualisieren der Firmware von Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘ unter Verwendung eines Gateway-Moduls 10. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeder Fahrzeugkomponente 50, 50‘, 50‘‘ ein Kommunikationsprotokoll 25, 25‘, 25‘‘ zugeordnet. Das Kommunikationsprotokoll 25, 25‘, 25‘‘ kann herstellerabhängig sein. Auch kann für jede Fahrzeugkomponente 50, 50‘, 50‘‘ ein eigenes Kommunikationsprotokoll 25, 25‘, 25‘‘ vorgesehen sein.
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Ein Kommunikationsprotokoll 25, 25‘, 25‘‘ gibt an, wie die Datenübertragung zwischen dem Gateway-Modul 10 und den entsprechenden Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘ abläuft. Es ist also zur Aktualisierung von Firmware vorteilhaft, wenn das Gateway-Modul 10 die unterstützen Kommunikationsprotokolle 25, 25‘, 25‘‘ der angeschlossenen Fahrzeugkomponenten 50, 50‘, 50‘‘ kennt.
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Das Aktualisieren der Firmware einer Fahrzeugkomponente 50, 50‘, 50‘‘ kann von verschiedenen Teilnehmern 20, 10, 30, 40 des Systems 1 angestoßen werden. Das mobile Endgerät 30 kann die neuste Versionsnummer 27, 27‘, 27‘‘ vom dem Server 40 abfragen. Im Anschluss kann das mobile Endgerät 30 von dem Gateway-Modul 10 die Version der aktuell geladenen Firmware einer Fahrzeugkomponente 20, 20‘, 20‘‘ abfragen. Ist nicht die aktuellste Firmware geladen, so kann das mobile Endgerät 30 den Aktualisierungsvorgang anstoßen.
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8 zeigt ein detailliertes Sequenzdiagramm des Aktualisierungsvorgangs. Zu Beginn sendet das mobile Endgerät 30 eine Updateanfrage 67 an das Gateway-Modul 10. Das Gateway-Modul 10 sendet daraufhin einen Updatebefehl 6 an eine, alle oder eine Teilmenge der Fahrzeugkomponenten 50. Die Fahrzeugkomponente 50 sendet eine Bestätigungsnachricht 61 zusammen mit einer Firmwareinformation 62 an das Gateway-Modul 10. Die Firmwareinformationen 62 enthalten eine Versionsangabe 27. Das Gateway-Modul 10 sendet die Firmwareinformationen 62 weiter an das mobile Endgerät 30.
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Das mobile Endgerät 30 kann optional prüfen, ob auf dem mobilen Endgerät 30 eine neuere Version der entsprechenden Firmware gespeichert ist. Im aktuellen Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass keine neuere Version der Firmware auf dem mobilen Endgerät 30 gespeichert ist.
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Das mobile Endgerät 30 sendet daraufhin die Firmwareinformationen 62 weiter an den Server 40. Der Server 40 führt eine Datenbankabfrage aus, um in der auf dem Server 40 gespeicherten Datenbank 44 zu prüfen, ob eine neue Version 27, 27‘, 27‘‘ der Firmware verfügbar ist.
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Im aktuellen Ausführungsbeispiel wird festgestellt, dass eine neue Version 27, 27‘, 27‘‘ der Firmware verfügbar ist. Der Server 40 sendet nun ein Firmwareabbild 64 der Firmware an das mobile Endgerät 30. Das mobile Endgerät 30 leitet das Firmwareabbild 64 an das Gateway-Modul 10 weiter.
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Das Gateway-Modul 10 sendet während einer Übertragungsphase 7 Firmware-Daten 9 und eine Prüfsumme 3 an die zu aktualisierende Fahrzeugkomponente 50.
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Die Übertragung der Firmware-Daten 9 kann dabei als ein einzelner Datenblock ausgeführt werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Firmware-Daten 9 in eine Vielzahl von Datenpaketen zerlegt werden, wobei dann für jedes Datenpaket eine eigene Prüfsumme 3 gesendet wird. Die Firmware-Daten 9 werden nach dem Empfangen in die Komponenten-Speichereinrichtung 52 gespeichert.
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Die Übertragungsphase 7 endet mit einer Empfangsbestätigung 63 von der Fahrzeugkomponente 50 an das Gateway-Modul 10. In Reaktion auf den Empfang der Empfangsbestätigung 63 beginnt eine Verifikationsphase 8. Während der Verifikationsphase 8 sendet das Gateway-Modul erneut Firmware-Daten 3‘ zusammen mit einer Prüfsumme 9 an die Fahrzeug-Komponente 50. Wenn die Übertragung abgeschlossen ist, berechnet die Fahrzeugkomponente 50 eine Prüfsumme und vergleicht diese mit einer Prüfsumme, die für die ersten Firmware-Daten 3 berechnet wird.
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Stimmen die Prüfsumme überein, so sendet die Fahrzeugkomponente 50 eine Bestätigung 65 an das Gateway-Modul 10. Das Gateway-Modul 10 sendet nach Empfang der Bestätigung 65 eine weitere Bestätigung 66 an das mobile Endgerät 30. Das mobile Endgerät 30 zeigt auf einem Display an, dass die Aktualisierung der Firmware der Fahrzeugkomponente 50 erfolgreich war.
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Dem Fachmann ergibt sich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen lediglich beispielhaften Charakter haben und dass die einzelnen Aspekte der Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- Daten
- 3, 3‘
- Firmware-Daten
- 4
- Firmwarekennung
- 5
- Update-Firmwareabbild
- 6
- Updatebefehl
- 7
- Übertragungsphase
- 8
- Verifikationsphase
- 9, 9‘
- Referenz-Prüfsumme, Prüfsumme
- 10
- Gateway-Modul
- 11
- innere Gateway-Kommunikationseinrichtung
- 12
- äußere Gateway-Kommunikationseinrichtung
- 13
- Gateway-Recheneinheit
- 14
- Gateway-Speichereinrichtung
- 15
- Gateway-Kommunikationseinrichtung
- 20, 20‘, 20‘‘
- Fahrzeug, Fahrrad
- 22
- Motor
- 23
- ECU
- 24
- Batterie/Akku
- 25, 25‘, 25‘‘
- Kommunikationsprotokoll
- 26, 26‘, 26‘‘
- Komponentenidentifikation
- 27, 27‘, 27‘‘
- Firmwareversionsnummer
- 30
- Mobiles Endgerät, Smartphone
- 31
- Äußere-Endgerätekommunikationseinrichtung
- 32
- Innere-Endgerätekommunikationseinrichtung
- 33
- Endgeräte-Recheneinheit
- 34
- Endgeräte-Speichereinrichtung
- 35
- Datenbanktabelle
- 40
- Server
- 41
- Server-Kommunikationseinrichtung
- 42
- Server-Speichereinrichtung
- 43
- Server-Recheneinheit
- 44
- Datenbank
- 45
- Vielzahl von Firmwareabbildern
- 50, 50‘, 50‘‘
- Fahrzeugkomponente
- 51
- Komponenten-Recheneinheit
- 52
- Komponenten-Speichereinrichtung
- 53
- Komponenten-Kommunikationseinrichtung
- 54
- Firmwareabbild
- 60
- Updateprogramm
- 61, 65, 66
- Bestätigungsnachricht, zweite Bestätigungsnachricht
- 62
- Firmwareinformation
- 63
- Empfangsbestätigung
- 64
- Firmwareabbild
- 67
- Updateanfrage
