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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von mehreren Aktoren, welche mit einer Steuereinrichtung verbunden in einem Fahrzeug bereitgestellt werden, wobei die Steuereinrichtungen mit einem Kommunikationsnetzwerk verbunden bereitgestellt werden und wobei die Steuereinrichtungen über das Kommunikationsnetzwerk mittels Steuerbefehlen gesteuert werden, wobei die Steuerbefehle in Datenpaketen bereitgestellt werden, welche über das Kommunikationsnetzwerk zu allen Steuereinrichtungen übertragen werden.
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Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung von Aktoren einer Beleuchtungseinrichtung, wobei eine derartige Beleuchtungseinrichtung an einem oder in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen kann und wobei eine derartige Beleuchtungseinrichtung aus mehreren Teilbeleuchtungseinrichtungen bestehend bereitgestellt wird.
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Mehrere derartige Teilbeleuchtungseinrichtungen einer Beleuchtungseinrichtung können beispielsweise gemeinsam eine Funktion eines Fahrtrichtungsanzeigers realisieren.
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Aus dem Stand der Technik sind Aktoren bekannt, welche elektrische Signale beispielsweise in eine mechanische Bewegung umsetzen. Alternativ können auch andere physikalische Größen wie ein Druck oder eine Temperatur gesteuert oder geregelt werden. Eine weitere Alternative besteht darin, dass die Aktoren elektrische Signale ausgeben. Ein Beispiel für die Ausgabe elektrischer Signale ist eine Ansteuerung einer Beleuchtung, wie beispielsweise einer Front-, Heck- oder Innenbeleuchtung in einem Kraftfahrzeug. Die zur Steuerung der Aktoren benötigten elektrischen Signale werden als Steuersignale oder Steuerbefehle bezeichnet.
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Bekannt ist es auch, dass eine Beleuchtung beziehungsweise Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug aus mehreren Teilbaugruppen zusammengesetzt wird beziehungsweise aus mehreren Teilbaugruppen besteht. Als Beispiel hierfür kann ein sogenannter dynamischer Fahrtrichtungsanzeiger, auch als Lauflicht oder intermittierender Blinker bezeichnet, genannt werden.
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Bei einem solchen Fahrtrichtungsanzeiger werden mehrere LEDs oder LED-Blöcke nacheinander dynamisch zugeschaltet, wobei ein sogenannter Wischeffekt entsteht, welcher in die anzuzeigende Richtung des Fahrtrichtungsanzeigers verläuft. Ein derartiger dynamischer Fahrtrichtungsanzeiger verfügt über mehreren Teilbaugruppen, welche benachbart zueinander angeordnet werden und welche beispielsweise als LED-Blöcke ausgebildet sind.
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Ein derartiger LED-Block beinhaltet mehrere LEDs (engl.: light emitting diode; LED), welche einzeln, in Gruppen oder als gesamte Einheit (LED-Block) angesteuert werden können. Hierbei kann eine Ansteuerung der LEDs beispielsweise mittels einer mit einem LED-Block verbundenen Steuereinrichtung sowie einem Aktor erfolgen. Eine derartige Steuereinrichtung kann beispielsweise als ein Mikrokontroller ausgeführt sein, während ein Aktor ein mit dem Mikrokontroller verbundener Halbleiterschalter, wie ein Transistor, sein kann. In einigen Fällen kann ein derartiger Mikrokontroller mit mehreren Aktoren wie Halbleiterschaltern gekoppelt sein und zur Ansteuerung mehrerer LED-Blöcke eingesetzt werden.
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Vorgesehen ist es, dass durch die Steuereinrichtung eine Ansteuerung derart erfolgt, dass die LED-Blöcke eines Fahrtrichtungsanzeigers, welcher auch als ein Blinkerstreifen bezeichnet wird, zeitlich nacheinander zugeschaltet werden. Hierdurch wird die Fahrtrichtung dynamisch angezeigt.
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Die gemäß der vorliegenden Erfindung steuerbaren Aktoren und insbesondere Beleuchtungseinrichtungen sind nicht auf den Bereich der Fahrtrichtungsanzeiger beschränkt. Generell kann jede zu synchronisierende Aktion separater Steuereinheiten an oder in einem Fahrzeug verfahrensgemäß gesteuert werden, wie beispielsweise ein sogenanntes Begrüßungsszenarium beim Entriegeln eines Fahrzeugs. Ein Beispiel eines derartigen Szenarios ist das sogenannte Ausrollen eines Lichtteppichs im Bereich der Türen.
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Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, dass Aktoren mit einer Steuereinrichtung wie einem Mikrokontroller verbunden oder gekoppelt werden, wobei der Mikrokontroller mittels Steuerbefehlen, welche über ein Kommunikationsnetzwerk an den Mikrokontroller übertragen werden, angesteuert wird. In einigen Anwendungsfällen kann ein derart gesteuerter Mikrokontroller mit seinen Ausgängen mit mehreren Aktoren verbunden sein, welche in diesem Fall alle von dem einen Mikrokontroller gesteuert werden.
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Die verwendeten elektrischen Steuersignale oder Steuerbefehle für die Steuereinrichtung wie auch für die Aktoren können sowohl analoge wie auch digitale Signale sein.
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Mehrere derartige Steuereinrichtungen wie Mikrokontroller werden üblicherweise an ein gemeinsames Kommunikationsnetzwerk, auch als ein Kommunikationsbus oder kurz Bus bezeichnet, angeschlossen, um Daten wie beispielsweise Steuerbefehle über diesen Kommunikationsbus zu übertragen. Hierbei werden derartige Steuerbefehle meist von einem Steuergerät erzeugt, welches ebenfalls mit dem Kommunikationsbus verbunden ist.
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Ein derartiges Kommunikationsnetzwerk beziehungsweise ein derartiger Kommunikationsbus kann beispielsweise bei Anwendungen in einem Fahrzeug als ein serielles Bussystem wie ein CAN-Bus (Controller Area Network) ausgelegt sein. Ein CAN-Bus verbindet mehrere gleichberechtigte Komponenten, welche auch als Knoten oder Node bezeichnet werden, über einen 2-Draht Bus und eine Masseleitung miteinander. Als Komponenten können beispielsweise Sensoren, Aktoren und Steuergeräte am CAN-Bus zum Einsatz kommen.
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Der Datenfluss über den CAN-Bus wird mittels eines zugehörigen Protokolls beziehungsweise Zugriffsverfahrens gesteuert da alle am CAN-Bus angeschlossenen Komponenten eine gemeinsame Busleitung benutzen. Ein besonderer Vorteil des CAN-Bus kann darin gesehen werden, dass Komponenten unterschiedlicher Hersteller an einem Bussystem angeschlossen zusammenarbeiten können.
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Weitere Vorteile des CAN-Bus liegen in einer hohen Störsicherheit des Systems, den geringen Kosten und der Echtzeitfähigkeit des Systems. Aus diesen Gründen erfolgt der Einsatz des CAN-Bus nicht nur in der Automobilindustrie. Einsatzgebiete liegen auch im Bereich der Nutzfahrzeuge, mobiler Arbeitsmaschinen, der Eisenbahn, der Medizintechnik, der Industrieautomation, des Maschinenbaus, des Aufzugbaus und anderen mehr.
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Alternativ kann beispielsweise auch ein sogenannter LIN-Bus (Local Interconnect Network) als Kommunikationsnetzwerk beziehungsweise Kommunikationsbus zum Einsatz kommen. Ein LIN-Bus ist ein serielles Kommunikationssystem für die Vernetzung von Sensoren und Aktoren, welches ebenfalls für die oben beschriebenen Anwendungsbereiche zum Einsatz kommen kann.
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Eine Beschränkung der vorliegenden Erfindung auf die zwei hier erwähnten Bussysteme ist nicht gegeben. Die Erfindung kann auch mit weiteren hier nicht genannten Kommunikationsnetzwerken beziehungsweise Kommunikationsbussen betrieben werden, beispielsweise Funkbeziehungsweise Mobilfunknetzwerken.
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Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, dass bei einer Übertragung von Daten sogenannte Datenpakete eingesetzt werden, welche üblicherweise aus zwei Bestandteilen, den sogenannten Kopfdaten und den Nutzdaten bestehen. Je nach Standard beziehungsweise verwendetem Protokoll unterscheidet sich der Aufbau der Datenpakete voneinander, wobei die Kopfdaten meist Informationen über die Quelle und das Ziel der Übertragung des Datenpakets, Informationen zum genutzten Protokoll beziehungsweise im Protokoll möglicher Alternativen oder Optionen, Statusinformationen, eine verwendete Zeichenkodierung und weitere Informationen enthalten können.
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Diese Kopfdaten, welche auch als „Header“ bezeichnet werden, bilden somit den Beginn beziehungsweise die Einleitung eines Datenpakets. Ein derartiger Header besitzt einen festgelegten Aufbau, welcher sich üblicherweise von Datenpaket zu Datenpaket nicht verändert. So kann davon ausgegangen werden, dass beispielsweise eine Information über das Ziel des zu übertragenden Datenpakets immer an der gleichen Position des Headers aufgefunden werden kann. Gleiches trifft natürlich auch für eine Information über den Absender des Datenpakets und andere im Header beinhaltete Informationen zu.
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Aus dem Stand der Technik sind Lösungen zur Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung bekannt.
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Aus der
DE 698 07 092 T3 sind beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer stationären Beleuchtung auf einem Marktplatz bekannt. In einem Beispiel wird Strahlung mit variablem Farblicht unter Verwendung einer Vielzahl von LEDs erzeugt. Ein oder mehrere Artikel auf dem Marktplatz werden mit der erzeugten Strahlung beleuchtet und der Spektralgehalt der erzeugten Strahlung wird über einen bestimmten Zeitraum steuerbar variiert, so dass ein Kunde des Marktplatzes aufgrund einer selektiven Farbwechselwirkung zwischen der erzeugten Strahlung und den Artikeln eine Farbänderung und/oder eine mit den Artikeln verbundene Bewegungsillusion wahrnimmt. Beispiele für Marktplätze sind unter anderem Verbraucherumgebungen, Arbeitsumgebungen, Sportumgebungen, Unterhaltungsumgebungen, Einzelhandelseinrichtungen, Restaurants, Museen, Kunstgalerien und dergleichen.
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Aus dem Stand der Technik sind auch eine Vielzahl von Lösungen zur Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung in einem Fahrzeug bekannt.
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Aus der
DE 10 2014 102 506 A1 sind ein Fahrzeug sowie eine Heckleuchtenanordnung für ein Fahrzeug in der Form einer Fahrzeug-Akzentbeleuchtungsanordnung bekannt.
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Beschrieben wird ein Fahrzeug, welches einen Sensor zur Steuerung der Hauptbeleuchtung, eine Karosserie, ein Gehäuse, eine Außenlinse sowie Haupt- und ausdrucksstarke Beleuchtungseinheiten umfasst. Der Sensor erzeugt ein Ausgangssignal als Reaktion auf einen erfassten Fahrzeugzustand, wie beispielsweise Bremsen oder eine Scheinwerferaktivierung. Die Linse definiert in Verbindung mit dem Gehäuse einen Hohlraum. Die Hauptbeleuchtung befindet sich im Hohlraum und leuchtet als Reaktion auf das Ausgangssignal.
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Eine Akzentbeleuchtungsanordnung, die innerhalb des Hohlraums positioniert ist, beinhaltet klare transparente Platten, die in einem Stapel angeordnet sind, mit LEDs, die in mehreren Reihen und Spalten auf einer großen Oberfläche jeder Platte angeordnet sind. Mehrere Drahtanordnungen verbinden die LEDs mit einer Steuerplatine. Die Steuerplatine empfängt ein Aktivierungssignal von einer Vorrichtung wie beispielsweise einer Fernbedienung zum Verriegeln und Öffnen des Fahrzeugs und steuert die LEDs einzeln an, um die Beleuchtung der LEDs gemäß einer kalibrierten LED-Beleuchtungssequenz zu steuern.
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Vorgesehen ist es auch, dass derartige LED-Beleuchtungssequenzen von einer geeigneten Quelle, beispielsweise über das Internet heruntergeladen, und an die Steuerplatine übertragen werden können, um eine individuelle vom Anwender gewünschte Sequenz einstellen zu können.
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Aus der
US 4,712,044 ist eine Vorrichtung zum sequenziellen Einschalten von Lampen in einem Kraftfahrzeug bekannt, welche als Richtungsanzeiger verwendet wird.
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Offenbart ist es, dass eine Reihe von Blinkleuchten auf der Rückseite eines Automobils montiert ist, um ein Blinksignal zu erzeugen. Wenn eine Richtungsänderung signalisiert werden soll, schalten sich die Lampen nacheinander ein und erzeugen so den Eindruck einer Bewegung in die gewünschte Richtung. Jede Lampe ist über einen zugeordneten Relaisschalter mit einer Batterie gekoppelt. Ein Steuerkreis schließt die Relaisschalter nacheinander und schaltet so die Lampen nacheinander ein. Die Steuerschaltung beinhaltet einen Satz von Flip-Flops, wobei jeder Relaisschalter als Reaktion auf einen zugeordneten der Flip-Flops schließt, die als Reaktion auf ein Taktsignal den Zustand ändern.
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Zusätzlich ist es vorgesehen, dass im Fall einer Störung der Steuerschaltung eine Reihe von Blinkleuchten gleichzeitig geschaltet wird, um die Anzeige der Richtungsänderung zu bewerkstelligen.
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Ein Nachteil bei der Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung in einem Fahrzeug, wobei die Beleuchtungseinrichtung durch mehrere Teilbeleuchtungseinrichtungen realisiert wird, welche von verschiedenen Steuereinrichtungen angesteuert werden, besteht darin, dass durch unterschiedliche Ausführungsgeschwindigkeiten der einzelnen Steuereinrichtungen ein zeitlich synchronisiertes Ausführen einer gemeinsamen zusammengehörenden Aktion erschwert wird.
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Derartige unterschiedliche Ausführungsgeschwindigkeiten der einzelnen Steuereinrichtungen sind beispielsweise durch übliche Toleranzen bei der Fertigung der Steuereinrichtungen, insbesondere der internen Zeitgeber (Oszillatoren) der Steuereinrichtungen bedingt. Eine derartige gemeinsame, zusammengehörenden Aktion kann beispielsweise ein Lauflicht in einem dynamischen Fahrtrichtungsanzeiger sein. Eine nicht synchrone Ausführung dieser dynamischen Richtungsanzeige wird durch das menschliche Auge leicht erkannt und führt zu einer Minderung der Qualität der Anzeige sowie des Ansehens der entsprechenden Fahrzeugmarke.
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Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Synchronisation nach aktuellem Stand der Technik besteht in einer sogenannte Hardware Synchronisation, bei welcher zusätzliche Ressourcen an jeder Steuereinrichtungen beziehungsweise jedem Aktor benötigt werden. Hierbei werden spezielle Synchronisationsleitungen zwischen den Steuereinrichtungen verlegt, über welche ein Synchronisationssignal übertragen wird. Diese Möglichkeit benötigt nicht nur zusätzlichen Leitungen an sich, sondern auch zusätzliche Ein- beziehungsweise Ausgänge an jeder Steuereinrichtung wie einem Mikrokontroller sowie zusätzlichen Bauraum.
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Eine Alternative zur Verbesserung der Synchronisation besteht darin, dass die Steuereinrichtungen beziehungsweise Aktoren bei einem sogenannten BandEnde-Test kalibriert werden, um die Ausführungsgeschwindigkeit der Steuereinrichtungen soweit wie möglich anzugleichen. Diese Methode wird nicht von allen Steuereinrichtungen unterstützt und ist zudem nicht genau genug, um die Synchronisation über längere Zeiträume aufrecht zu erhalten. Umwelteinflüsse beeinflussen die Ausführungsgeschwindigkeit zudem weiterhin und können so nicht ausgeglichen werden. Steuereinrichtungen wie Mikrokontroller, die dieses Feature unterstützen sind teurer als Alternativen ohne Kalibrierungsmöglichkeit. Zudem benötigt die Kalibrierung Zeit am Band-Ende-Test und lässt weitere Kosten entstehen.
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Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von teuren Hoch-Präzisionskomponenten um eine annähernd gleiche Ausführungsgeschwindigkeit zu erreichen. Auch dies eliminiert nicht die Störungen von Umwelteinflüssen wie beispielsweise Temperaturänderungen auf die einzelnen Steuereinrichtungen und Aktoren wodurch über längere Zeiten ebenfalls die Synchronität verloren geht.
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Da eine Kommunikation mit den Steuereinrichtungen über einen gemeinsamen Kommunikationsbus erfolgt, besteht eine weitere Möglichkeit darin, dass spezielle Synchronisationssignale auf dem Bus angefordert beziehungsweise reserviert werden um eine Synchronisation der Steuereinrichtungen durchzuführen. Diese zusätzlichen Signale benötigen Ressourcen auf dem Kommunikationsbus. Unter Umständen ist es nicht möglich zusätzliche Signale auf dem Bus zu reservieren. Derartige zusätzliche Signale können dazu führen, dass das Protokoll oder das Timing angepasst werden müssen. Dies bedeutet einen weiteren hohen Aufwand zur Anpassung der anderen Busteilnehmer. Unter Umständen ist eine derartige Anpassung nicht möglich, wenn keine freien Ressourcen zur Verfügung stehen.
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Somit besteht ein Bedarf nach einer den Stand der Technik verbessernden Lösung zur zeitlichen Synchronisation gemeinsamer zusammengehörender von Aktoren gesteuerter Aktionen. Insbesondere für den Fall, dass diese Aktoren von einem Mikrokontroller gesteuert werden und in einer Beleuchtungseinrichtung zum Einsatz kommen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Steuerung von mehreren Aktoren, insbesondere in einer Beleuchtungseinrichtung in einem Fahrzeug anzugeben, bei welchem eine zeitlich synchrone Ausführung von Aktionen mehrerer Aktoren in einer einfachen, sicheren und kostengünstigen Weise ermöglicht wird.
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Außerdem soll der zur Umsetzung der Aufgabe erforderliche Hardware-Aufwand minimiert werden.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 10 angegeben.
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Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine zeitliche Synchronisation der Steuereinrichtungen zueinander mittels der an alle Steuereinrichtungen übertragenen Datenpakete erfolgt. Die Steuereinrichtungen sind mit einem gemeinsamen Kommunikationsnetzwerk wie einem Bus oder Bussystem miteinander verbunden. Über dieses Kommunikationsnetzwerk werden Daten in Form von Datenpaketen übertragen, wobei die Datenpakete mindestens zwei Bestandteile aufweisen, wobei der erste Bestandteil die sogenannten Kopfdaten und der zweite Bestandteil die sogenannten Nutzdaten aufnimmt.
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Jede Steuereinrichtung wird mit einem internen Zeitgeber, welcher einen Oszillator umfasst, bereitgestellt. Die Aufgabe des internen Zeitgebers besteht in der Bereitstellung eines periodischen Taktsignals zur Steuerung der Abläufe in der Steuereinrichtung und somit auch der angeschlossenen Aktoren. Da jede Steuereinrichtung einen eigenen internen Zeitgeber besitzt, welche bedingt durch Fertigungstoleranzen über eine längere Zeit nicht synchron zueinander Taktsignale bereitstellen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die internen Zeitgeber aller Steuereinrichtungen zu synchronisieren. Für eine derartige Synchronisation werden die an alle Steuereinrichtungen gleichzeitig über das Kommunikationsnetzwerk übertragenen Datenpakete genutzt. Hierbei kann eine derartige Synchronisation bei der Übertragung jedes Datenpakets erfolgen. Alternativ kann eine derartige Synchronisation bei der Übertragung jedes zweiten oder jedes dritten und so weiter Datenpakets erfolgen.
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Für eine derartige erfindungsgemäße Synchronisation der internen Zeitgeber der Steuereinrichtungen ist es vorgesehen, dass jeweils der Beginn der Erzeugung des Takts der internen Zeitgeber mit einem Beginn des übertragenen Datenpakets synchronisiert wird.
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Alternativ ist es vorgesehen, dass jeweils der Beginn der Erzeugung des Takts der internen Zeitgeber mit einem Zeitpunkt des Auftretens eines festgelegten Bestandteils in einem Kopfbereich des Datenpakets zeitlich synchronisiert wird.
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Ein derartiger Bestandteil kann beispielsweise eine Absenderadresse oder Empfängeradresse oder ein anderer Bestandteil im Kopfbereich des Datenpakets sein.
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Der Beginn der Erzeugung des Takts der internen Zeitgeber wird somit beispielsweise mit einem Zeitpunkt des Empfanges eines ersten Bits einer Absenderadresse oder der Empfängeradresse im Kopfbereich des Datenpakets zeitlich synchronisiert.
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Vorgesehen ist es, dass durch die zeitliche Synchronisation der Steuereinrichtungen und ihrer internen Zeitgeber eine zeitliche Synchronisation von Aktionen der mit den Steuereinrichtungen verbundenen Aktoren bewirkt wird. Mittels dieser Synchronisation der internen Zeitgeber wird es sichergestellt, dass ein Ausführen von gemeinsamen Aktionen, also Aktionen, an denen mehrere Aktoren und mehrere Steuereinrichtungen beteiligt sind, als eine zusammengehörige Aktion ausgeführt wird.
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Derartige gemeinsame und zusammengehörige Aktionen können beispielsweise sowohl elektrische als auch mechanische gemeinsame Aktionen sein. Als Beispiel für eine derartige elektrische Aktion kann ein dynamischer Richtungsanzeiger genannt werden. Ein Beispiel für eine gemeinsame mechanische Aktion kann eine Veränderung des Federungskomforts an der Aufhängung der Räder eines Fahrzeuges sein.
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Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zeitliche Steuerung der Aktionen der mit den Steuereinrichtungen verbundenen Aktoren in Zeitabschnitten, in welchen keine Datenpakete übertragen werden, durch die internen Zeitgeber der Steuereinrichtungen erfolgt. Jede Steuereinrichtung verfügt über einen internen Zeitgeber, welcher ein periodisches Taktsignal erzeugt. Mittels diesem periodischen Taktsignal werden die zeitlichen Abläufe in der Steuereinrichtung gesteuert.
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Vorgesehen ist es, zur zeitlichen Synchronisation der internen Zeitgeber der Steuereinrichtungen miteinander, festgelegte Bestandteile in einem Kopfbereich der an alle Steuereinrichtungen gleichzeitig übertragenen Datenpakete zu nutzen. In einer Variante kann eine derartige Synchronisation der internen Zeitgeber der Steuereinrichtungen auf den Zeitpunkt des Eintreffens des Datenpakets, also genau auf den Beginn eines Datenpakets, erfolgen. In einer alternativen Variante kann eine derartige Synchronisation der internen Zeitgeber der Steuereinrichtungen auf den Zeitpunkt des Auftretens eines festgelegten Bestandteils im Kopfbereich des Datenpakets wie der Absenderadresse oder der Empfängeradresse erfolgen. Alternativ kann eine Synchronisation der internen Zeitgeber auch auf einen Zeitpunkt des Auftretens anderer Bestandteile im Kopfbereich des Datenpakets erfolgen. Derartige Bestandteile können beispielsweise, außer einer Absenderadresse oder der Empfängeradresse, auch ein zur Synchronisation genutztes sogenanntes „sync-field“, ein bestimmtes Datenmuster, auch als „data-patern“ bezeichnet, oder Ähnliches sein.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine zeitliche synchrone Steuerung von Aktoren einer Beleuchtungseinrichtung erfolgt. Insbesondere vorteilhaft ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zur synchronen Steuerung mehrerer Aktoren im Bereich einer Beleuchtungseinrichtung, welche aus mehreren durch verschiedene Aktoren zu steuernde Teilbeleuchtungseinrichtungen gebildet wird. Diese Teilbeleuchtungseinrichtungen werden für das Ausführen einer gemeinsamen und zusammengehörenden Aktion eingesetzt, welche beispielsweise ein Lauflicht wie bei einem dynamischen Richtungsanzeiger sein kann. Wobei dies nicht als Einschränkung auf Beleuchtungseinrichtungen verstanden werden soll, sondern auf jegliche Art von separaten Steuereinheiten, welche synchron Aktionen durchzuführen haben, angewendet werden kann.
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So ist es allgemein vorgesehen, dass eine sogenannte Gesamtsteuerung durch mehrere Teilsteuereinrichtungen gebildet wird, wobei jede Teilsteuereinrichtung einen oder mehrere Aktoren ansteuert. In einer Ausführung kann diese Gesamtsteuerung eine Beleuchtungseinrichtung sein, welche mehrere Teilbeleuchtungseinrichtungen aufweiset, wobei diese Teilbeleuchtungseinrichtungen ein oder mehrere Leuchtmittel ansteuern können.
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Vorgesehen ist es, dass eine durch mehrere Aktoren, wie beispielsweise Halbleiterschalter, angesteuerte Beleuchtungseinrichtung, durch mehrere Teilbeleuchtungseinrichtungen gebildet, bereitgestellt wird. Jede dieser Teilbeleuchtungseinrichtungen kann mehrere Leuchtmittel aufweisen, wobei derartige Leuchtmittel beispielsweise LEDs, LED-Blöcke oder organische Leuchtdioden (englisch: organic light emitting diode, OLED) sein können.
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Es ist vorgesehen, dass die Beleuchtungseinrichtung in Form eines Richtungsanzeigers bereitgestellt wird. Der Richtungsanzeiger umfasst hierbei mehrere Teilbeleuchtungseinrichtungen mit zugeordneten Leuchtmitteln wie beispielsweise LEDs oder LED-Blöcken. Jeder Teilbeleuchtungseinrichtung kann ein eigener Aktor mit einer zugehörigen Steuereinrichtung zugeordnet sein. Üblicherweise umfasst jeder LED-Block eine gewisse Anzahl von LEDs. Ein derartiger Richtungsanzeiger kann sowohl im Frontbereich, im seitlichen Bereich eines Fahrzeuges wie auch im Heckbereich zum Einsatz kommen. Werden die LEDs mittels Aktoren wie Halbleiterschaltern über die Steuereinrichtungen wie Mikrokontroller in einer geeigneten Weise durch von einem Steuergerät erzeugten Steuerbefehlen gesteuert, kann derart ein Lauflicht eines dynamischer Richtungsanzeigers bereitgestellt werden. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Synchronisation kann ein derartiger dynamischen Richtungsanzeiger ohne eine zeitliche Beschränkung synchron betrieben werden. Eine Minderung der Qualität der Anzeige ist somit ausgeschlossen.
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Eine Ausführung einer Beleuchtungseinrichtung in Form eines Richtungsanzeigers ist vorteilhaft, stellt aber keine Beschränkung der Erfindung dar.
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Vorgesehen ist es, als Kommunikationsnetzwerk beispielsweise einen seriell arbeitenden CAN-Bus oder einen ebenfalls seriell arbeitenden LIN-Bus einzusetzen. Derartige Bussysteme benötigen wenige Leitungen zur Übertragung der Daten beziehungsweise Steuerbefehle und realisieren die Übertragung in der Form von Datenpaketen, welche erfindungsgemäß zur Synchronisation der Steuereinrichtungen genutzt werden. Außerdem sind Fahrzeuge oft mit einem Kommunikationsnetzwerke wie einem CAN-Bus ausgestattet. Derart kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne oder nur mit einer sehr geringen Veränderung der Hardware-Struktur eines bestehenden Fahrzeuges zum Einsatz kommen.
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Vorgesehen ist es auch, dass die Steuereinrichtung ein Mikrokontroller ist. Die am gemeinsamen Kommunikationsbus angeschlossene Steuereinrichtung kann als ein Mikrokontroller ausgeführt sein, welcher mit einem oder mehreren Aktoren, beispielsweise in einer Beleuchtungseinrichtung, verbunden ist, um diese zu steuern. Derartige Mikrokontroller lassen sich leicht an eine zu lösende Aufgabe anpassen und sind preiswert in hohen Stückzahlen verfügbar. Eine Steuereinrichtung kann auch mittels einer anderen Anordnung realisiert werden, welche geeignet ist, Steuerbefehle vom Kommunikationsbus zu empfangen und einen Aktor dementsprechend anzusteuern.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung. Es zeigt:
- 1: einen zeitlichen Ablauf des Verfahrens zur Steuerung von mehreren Aktoren, bei welchem eine Synchronisation von Aktoren steuernden Steuereinrichtungen vorgenommen wird.
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Um eine kostengünstige und ressourcenschonende Synchronisation mehrerer Aktoren zu realisieren, wird ein über ein Kommunikationsnetzwerk an alle Steuereinheiten gleichzeitig übertragenes Datenpaket genutzt. Insbesondere kann der Kopfbereich, also der Header eines Datenpakets, zur Synchronisation genutzt werden. In einem Beispiel kann eine Übertragung eines Datenpakets und somit des Headers aller 20 Millisekunden über das Kommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise einen CAN-Bus, erfolgen.
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Mit dem Auftreten des Datenpaketes oder eines Bestandteils im Header des Datenpaketes erfolgt eine zeitliche Synchronisation aller internen Zeitgeber aller Steuereinrichtungen. Mittels eines derartigen internen, nicht präzise arbeitenden Zeitgebers wird beispielsweise eine Lichtanimation in einer Beleuchtungseinrichtung in 5 Millisekunden-Schritten ausgeführt. Somit werden mehrere dieser Schritte durch den Takt des internen Zeitgebers gesteuert ausgeführt.
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Wird beispielsweise nach einer Zeit von 20 Millisekunden das nächste Datenpaket über das Kommunikationsnetzwerk an alle Steuereinrichtungen übertragen, kann wieder eine Synchronisation aller internen Zeitgeber auf dieses Datenpaket erfolgen. Bleibt eine Übertragung des nächsten Datenpakets aus oder wird diese gestört, wird weiterhin mit dem Takt des internen Zeitgebers gearbeitet. Mittels diesem internen zumindest über einen längeren Zeitraum nicht präzisen Takts, in Bezug zu einem Takt eines anderen internen Zeitgebers, werden alle weiteren Schritte der Steuereinheit und somit der Aktoren gesteuert, bis zu einem Zeitpunkt, in welchem wieder eine Synchronisation auf ein Datenpaket erfolgen kann.
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Beispielsweise kann eine Animation in einer Beleuchtungseinrichtung wie einem dynamischen Richtungsanzeiger mit dem Auftreten eines Datenpakets gestartet werden. Hierzu ist in der 1 der Beginn dieser Animation mit der ersten steigenden Flanke des Kopfsignals 1 synchronisiert dargestellt, welches das Auftreten eines Datenpakets oder nur des Headers des Datenpakets anzeigt. Ein derartiges Datenpaket kann von einem an dem Kommunikationsnetzwerk angeschlossenen Steuergerät beziehungsweise einem Bordnetzsteuergerät BSG (englisch: Body Control Module; BCM) erzeugt werden.
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Eine derartige Animation bei welcher beispielsweise mittel vier Steuereinrichtungen und vier Aktoren, welche als Halbleiterschalter oder Treiber LEDs ansteuern, Teilbeleuchtungseinrichtungen einer Beleuchtungseinrichtung gesteuert werden, beginnt somit präzise zeitlich synchronisiert.
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Das von einem internen Zeitgeber einer Steuereinrichtung erzeugte interne Taktsignal ist im Diagramm der 1 ganz oben als Taktsignal 2 dargestellt. In dieser Darstellung sind nur die Takte gezeigt, welche später zur Steuerung der zeitlichen Abläufe benötigt werden.
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Bei einem Auftreten des Kopfsignals 1 erfolgt eine Synchronisation des Taktes des internen Zeitgebers mit dem eintreffenden Datenpaket. Dieser Vorgang des Synchronisierens des internen Taktsignals ist mit der Bezeichnung „sync“ im Schritt 1 gekennzeichnet. In diesem Schritt 1 kann beispielsweise mit der Ansteuerung der LEDs der Beleuchtungseinrichtung begonnen werden.
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Im Diagramm der 1 ist ganz unten das sogenannte resultierende Taktsignal 3 dargestellt, welches sich aus einem Takt des Synchronisierens im Schritt 1 und Takten des internen Zeitgebers in den Schritten 2, 3 und 4 zusammensetzt. Mittels des resultierenden Taktsignals 3 werden die Schritte einer Animation beziehungsweise einer gemeinsamen Aktion in einer Beleuchtungseinrichtung gesteuert.
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Nach der Synchronisation im Schritt 1 werden nachfolgend die Schritte 2, 3 und 4 jeweils gesteuert durch den Takt des internen Zeitgebers „IT“ durch die jeweiligen vier Steuereinrichtungen und ihre Aktoren abgearbeitet.
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Nach beispielsweise ca. 20 Millisekunden also im Schritt 5 tritt wieder eine steigende Flanke des Kopfsignals 1 auf, was bedeutet, dass ein Datenpaket an alle Steuereinheiten gesendet wird. In diesem Schritt 5 erfolgt wieder eine Synchronisation der internen Zeitgeber, dargestellt durch den Takt mit der Bezeichnung „sync“.
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Die Animation wird in den Schritten 6, 7 und 8 wieder gesteuert durch die von den internen Zeitgebern erzeugten Taktsignale fortgesetzt. Im Schritt 9 erfolgt dann wieder eine Synchronisation. Durch diese Vorgehensweise wird eine hochpräzise Synchronisation der Animation beziehungsweise einer gemeinsamen Aktion mehrere Aktoren über eine theoretisch unendliche lange Zeitdauer erreicht.
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Im Fall einer Störung auf dem Kommunikationsnetzwerk, also bei einem Ausbleiben von Datenpaketen zur Synchronisation des Taktes der internen Zeitgeber, wird solange mit dem Takt des internen Zeitgebers weitergearbeitet, bis eine erneute Synchronisation möglich ist.
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Eine derartige erfindungsgemäße Synchronisation zur Steuerung mehrerer Aktoren kann in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen erfolgen.
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Vorteilhafterweise werden erfindungsgemäß keine zusätzlichen Ressourcen benötigt, weder auf dem Kommunikationsnetzwerk in Form von Signalen oder Nachrichten, noch in Form von zusätzlicher Hardware, zusätzlichen Leitungen oder zusätzlichen Ein- oder Ausgängen an den Steuereinrichtungen oder anderen Komponenten.
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Erfindungsgemäß wird somit eine kostengünstige und aufwandsminimierende präzise synchrone Steuerung von mehreren Aktoren erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kopfsignal
- 2
- Taktsignal
- 3
- resultierendes Taktsignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69807092 T3 [0021]
- DE 102014102506 A1 [0023]
- US 4712044 [0027]
