DE102019109597B4

DE102019109597B4 - Verfahren, Bussystem und Fortbewegungsmittel zum Steuern einer Auslastung des Bussystems des Fortbewegungsmittels

Info

Publication number: DE102019109597B4
Application number: DE102019109597.2A
Authority: DE
Inventors: Ruediger Zoelch; Matthias Traub
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2039-04-12
Also published as: US20220217013A1; US11929847B2; DE102019109597A1; WO2020207520A1; CN113597750A

Abstract

Verfahren zum Steuern einer Auslastung eines Bussystems (30) eines Fortbewegungsmittels (80) umfassend die Schritte:• Ermitteln (100) einer ersten Information repräsentierend eine aktuelle und/oder eine zukünftige Auslastung des Bussystems (30),• Ermitteln (200) einer zweiten Information repräsentierend jeweilige Datenübertragungszeiträume (60) für eine Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55), welche Daten mittels des Bussystems (30) übertragen, in Abhängigkeit der ersten Information,• Übertragen (300) der zweiten Information an die Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55), und• Anpassen (400) jeweiliger Datenübertragungszeiträume (60) für die Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55) durch die jeweiligen Busteilnehmer (50, 55) in Abhängigkeit der zweiten Information, und• Übertragen (500) von Daten durch die Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55) innerhalb der jeweiligen angepassten Datenübertragungszeiträume (60) mittels des Bussystems (30).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Bussystem und ein Fortbewegungsmittel zum Steuern einer Auslastung des Bussystems des Fortbewegungsmittels.
Moderne Fortbewegungsmittel verfügen meist über eine große Anzahl unterschiedlicher Steuergeräte, welche i.d.R. mittels aus dem Stand der Technik bekannter Bussysteme, wie z.B. CAN-, MOST-, LIN,- FlexRay-, Ethernet-Bussystemen usw. informationstechnisch miteinander verbunden sind. Darüber hinaus wird in modernen Fortbewegungsmitteln häufig eine Mehrzahl separater Teilbusse bzw. Teilnetze eingesetzt, um beispielsweise eine Datenkommunikation auf logische Gruppen von Steuergeräten (z.B. Steuergeräte, die eine gemeinsame Funktion erfüllen, wie Steuergeräte eines Antriebsstrangs oder eines Komfortsystems eines Fortbewegungsmittels) im Wesentlichen auf die jeweiligen logischen Gruppen zu beschränken. Alternativ oder zusätzlich können durch die Verwendung von Teilbussen auch unterschiedliche Bustechnologien aufgrund unterschiedlicher Anforderungen an die Teilbusse (hinsichtlich erforderlicher Datenübertragungsraten, maximaler Kosten, usw.) in den jeweiligen Teilbussen zum Einsatz kommen. Zur Sicherstellung einer teilbusübergreifenden Datenkommunikation zwischen Steuergeräten unterschiedlicher Teilbusse werden im Stand der Technik z.B. Gateway-Steuergeräte eingesetzt, welche eingerichtet sind, eine Mehrzahl von Teilbussen nach vordefinierten Datenübertragungsregeln miteinander zu vernetzen.
Die in Fortbewegungsmitteln einsetzbaren Bussysteme können jeweils über unterschiedliche technologiebedingte Grenzen hinsichtlich ihrer maximalen Übertragungsbandbreite verfügen. Eine Übertragungsgüte (Quality of Service) dieser Bussysteme wird u.a. durch eine jeweilige Auslastung (Buslast) der Bussysteme beeinflusst. In einer ungünstigen Buslastsituation kann es daher zu negativen Auswirkung hinsichtlich der Übertragungsgüte kommen, die sich u.a. in Genauigkeitsschwankungen (Jitter) des Übertragungstaktes einer zyklischen Datenkommunikation oder in einer vollständigen Verdrängung eines Sendeversuches (d. h., ein Verlust einer Busnachricht) eines Steuergerätes äußern können. Eine Sicherstellung einer gewünschten Übertragungsgüte eines jeweiligen Bussystems erfolgt i.d.R. mittels unterschiedlicher Modellierungsansätze. Im Zusammenhang mit einem CAN-Bussystem ist ein weit verbreiteter Modellierungsansatz beispielsweise eine Festlegung einer oberen Buslastgrenze von z.B. 50%. Diese Buslastgrenze kann u.a. auf Basis theoretisch oder empirisch ermittelter „Worst-Case-Szenarien“ festgelegt werden. Eine sich daraus ergebende Modellbildung führt somit häufig zu einer konservativen, d. h., wenig effizienten Ausnutzung eines jeweiligen Bussystems. Darüber hinaus kann es aufgrund einer solchen konservativen Modellbildung während der Auslegungsphase eines Bussystems und einer späteren Messung der Auslastung in einem realen Einsatz des Bussystems zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen hinsichtlich der Auslastung des Bussystems kommen. Eine genauere Modellbildung in einer frühen Auslegungsphase des Bussystems im Zuge einer Entwicklung von Fortbewegungsmitteln ist aber meist nur bedingt möglich.
CN 109962858 A betrifft einen CAN-Bussystem, wobei eine Übertragungsperiode basierend auf der Auslastung verändert wird.
US 2015/0055473 A1 beschreibt ein Datenbussystem, wobei eine Auslastung bestimmt und eine Datenübertragung bei hoher Auslastung unterbrochen werden kann.
Aus diesem Grund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen und weitere Nachteile des Standes der Technik durch ein Verfahren, ein Bussystem und ein Fortbewegungsmittel zum Steuern einer Auslastung des Bussystems des Fortbewegungsmittels zu lindern. Die Lösung der vorstehend identifizierten Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Auslastung eines Bussystems eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z.B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug oder ein Luftfahrzeug/Flugzeug oder ein Wasserfahrzeug sein. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine erste Information repräsentierend eine aktuelle und/oder eine zukünftige Auslastung des Bussystems ermittelt. Zu diesem Zweck kann das Fortbewegungsmittel bevorzugt über einen Buslastmanager verfügen, welcher Teil eines bestehenden Steuergerätes oder ein eigenständiges Steuergerät des Fortbewegungsmittels sein kann und welcher informationstechnisch mit einem oder mehreren Bussystemen des Bordnetzes des Fortbewegungsmittels verbunden sein kann. Das den Buslastmanager umfassende Steuergerät des Fortbewegungsmittels kann bevorzugt ein Gateway-Steuergerät sein. Das Bussystem kann ein Automotive-Bussystem, insbesondere ein Ethernet-Bussystem und bevorzugt ein CAN-Bussystem sein. Darüber hinaus kann das Bussystem auch ein MOST-, ein LIN-, ein FlexRay- oder ein anderweitiges Bussystem sein, welches für einen Einsatz in Fortbewegungsmitteln geeignet ist. Des Weiteren kann das Fortbewegungsmittel über eine Mehrzahl von Bussystemen bzw. Teilbussen verfügen, welche bevorzugt über ein oder mehrere Gateway-Steuergeräte informationstechnisch miteinander verbunden sein können. Ferner können die jeweiligen Teilbusse auf Basis ein und derselben Bustechnologie und/oder auf Basis unterschiedlicher Bustechnologien basieren. Im Sinne einer vereinfachten Beschreibung, soll das erfindungsgemäße Verfahren nachfolgend, sofern nicht anders erwähnt, stellvertretend anhand des CAN-Bussystems beschrieben werden, ohne das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auf dieses konkrete Bussystem zu beschränken.
Das Ermitteln der aktuellen und/oder zukünftigen Auslastung des Bussystems kann mittels einer erfindungsgemäßen ersten Auswerteeinheit durchgeführt werden, welche bevorzugt ein Bestandteil des Busmanagers ist. Die erste Auswerteeinheit kann mittels einer ersten CAN-Busschnittstelle informationstechnisch mit dem CAN-Bussystem verbunden sein. Ferner kann die erste Auswerteeinheit eingerichtet sein, die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte auf Basis eines die Verfahrensschritte realisierenden Computerprogramms auszuführen. Für das Ermitteln der aktuellen und/oder zukünftigen Auslastung des Bussystems kann die erste Auswerteeinheit zunächst über einen vordefinierten Zeitraum eine Messung einer tatsächlichen Auslastung des Bussystems durchführen. Zu diesem Zweck kann die erste Auswerteeinheit innerhalb des vordefinierten Zeitraums eine gesamte oder eine geeignete Teilmenge der am Bussystem stattfindenden Datenkommunikation empfangen und diese in Form von Daten in einer internen und/oder externen an die erste Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit ablegen. Die auf diese Weise aufgezeichneten Daten können mittels eines geeigneten Algorithmus' anschließend durch die erste Auswerteeinheit ausgewertet werden, um entsprechende Phasen einer erhöhten Auslastung des Bussystems zu identifizieren. Die Auswertung durch die Auswerteeinheit kann entweder quasi parallel zu einer laufenden Aufzeichnung der Datenkommunikation oder nachgelagert zu einer Aufzeichnung der Datenkommunikation erfolgen. Auf diese Weise lassen sich durch die erste Auswerteeinheit insbesondere Zeiträume für regelmäßig wiederkehrende, d. h., insbesondere zyklische Datenübertragungen identifizieren. Neben solchen zyklischen Datenübertragungen ermöglichen viele der oben genannten Bustechnologien auch ereignisgesteuerte Datenübertragungen, deren jeweilige Sendezeitpunkte an korrespondierende fahrzeuginterne und/oder fahrzeugexterne Ereignisse gekoppelt sein können. Ein fahrzeuginternes Ereignis kann beispielsweise das Betätigen eines Bedienelementes im Fortbewegungsmittel durch einen Benutzer des Fortbewegungsmittels sein, während ein fahrzeugexternes Ereignis beispielsweise eine Unterschreitung eines vordefinierten Schwellenwertes für eine Umgebungshelligkeit sein kann, welches durch einen Lichtsensor des Fortbewegungsmittels erfasst und anschließend beispielsweise zur automatischen Aktivierung von Scheinwerfern des Fortbewegungsmittels verwendet werden kann. In beiden Fällen kann ein jeweiliger Sensor zur Erfassung der jeweiligen Ereignisse eine die jeweiligen Ereignisse repräsentierende Information mittels einer Datenkommunikation über das Bussystem an jeweilige Empfängersteuergeräte im Fortbewegungsmittel übertragen. Da eine solche ereignisgesteuerte Datenübertragung naturgemäß sehr unregelmäßig stattfinden kann, ist somit im Gegensatz zur zyklischen Datenübertragung eine Vorhersage ereignisgesteuerter Datenübertragungen, auf Basis einer Auswertung der im vordefinierten Zeitraum aufgezeichneten Datenkommunikation, durch die erste Auswerteeinheit nur bedingt möglich. Durch ein zusätzliches Erfassen jeweiliger mit der Datenübertragung korrespondierender Ereignisse (z.B. durch eine Auswertung von Inhalten übertragener Daten) in der ersten Auswerteeinheit können jeweilige Ereignisse mit einer korrespondierenden, nachfolgenden Datenübertragung auf dem Bussystem durch die erste Auswerteeinheit in Verbindung gebracht werden. Auf diese Weise lassen sich, zumindest in begrenztem Rahmen, auch in Bezug auf ereignisgesteuerte Datenübertragungen zukünftige Auslastungen des Bussystems vorhersagen.
Alternativ oder zusätzlich zum Ermitteln der aktuellen und/oder zukünftigen Auslastung des Bussystems auf Basis einer Messung in einem vordefinierten Zeitraum, kann die erste Auswerteeinheit die aktuelle und/oder zukünftige Auslastung des Bussystems auf Basis vorab ermittelter Statistikdaten über die Auslastung des Bussystems ermitteln. Diese Statistikdaten können beispielsweise in einer Entwicklungsphase des Fortbewegungsmittels durch ein entsprechendes Testfahrzeug ermittelt werden. Die Statistikdaten können anschließend in der an die erste Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit im Zuge der Produktion des Fortbewegungsmittels abgelegt werden.
Weiter alternativ oder zusätzlich kann die erste Auswerteeinheit die aktuelle und/oder zukünftige Auslastung des Bussystems auch auf Basis einer vordefinierten Datenfestlegung für das Bussystem, im Folgenden auch Buskonfiguration genannt, ermitteln. Die Buskonfiguration umfasst bevorzugt sämtliche Informationen über eine mögliche Datenkommunikation auf einem jeweiligen Bussystem. Dies kann im Zusammenhang mit dem CAN-Bussystem insbesondere Informationen zum Aufbau übertragbarer Datenpakete (auch Botschaften genannt), zu Sendern und Empfängern jeweiliger Botschaften, zu Übertragungsprioritäten jeweiliger Botschaften, zu jeweiligen Sendezeitpunkten jeweiliger Botschaften (zyklisch, ereignisgesteuert), zu minimalen Sendeabständen zwischen Botschaften usw. betreffen. Eine solche Buskonfiguration kann der ersten Auswerteeinheit beispielsweise in Form von in der Speichereinheit abgelegten Daten (z.B. eine Datenbank) zur Verfügung gestellt werden, sodass die erste Auswerteeinheit auf Basis dieser Daten eine theoretische Berechnung für die aktuelle und/oder zukünftige Auslastung des Bussystems durchführen kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass ein Schwerpunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Ermitteln der aktuellen und/oder zukünftigen Auslastung des Bussystems auf dem Ermitteln von Sendezeitpunkten bzw. Sendezeiträumen von zyklischen Botschaften liegt. Wie oben beschrieben können ereignisgesteuerte Botschaften bezüglich der Bewertung der Auslastung des Bussystems i.d.R. nur bedingt ausgewertet werden. Stattdessen kann das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt dazu verwendet werden, ereignisgesteuerte Botschaften in geeigneter Weise in solchen Phasen auf dem Bussystem zu übertragen, in welchen nur eine geringe oder gar keine Auslastung des Bussystems auf Basis zyklischer Botschaften vorliegt.
In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine zweite Information repräsentierend jeweilige Datenübertragungszeiträume für eine Mehrzahl von Busteilnehmern, welche Daten mittels des Bussystems übertragen, in Abhängigkeit der ersten Information ermittelt. Dieser teilweise bereits im ersten Verfahrensschritt beschriebene Vorgang sieht vor, die durch die erste Auswerteeinheit ermittelte erste Information repräsentierend die aktuelle und/oder zukünftige Auslastung des Bussystems, mittels eines geeigneten Algorithmus derart auszuwerten, dass geeignete Zeiträume ermittelt werden, in welchen nur eine geringe Auslastung des Bussystems vorliegt bzw. zu erwarten ist. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein vordefinierter Schwellenwert für eine Auslastung des Bussystems in der an die erste Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt sein. Auf Basis dieses vordefinierten Schwellenwertes für die Auslastung des Bussystems kann die erste Auswerteeinheit entsprechende Zeiträume ermitteln, in welchen ein Wert für eine aktuelle und/oder zukünftige Auslastung des Bussystems den vordefinierten Schwellenwert für die Auslastung des Bussystems unterschreitet. Die auf diese Weise ermittelten, geeigneten Datenübertragungszeiträume für die Mehrzahl von Busteilnehmern können wiederum in der an die erste Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit in Form von die zweite Information repräsentierenden Daten abgelegt werden. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass der Buslastmanager und die Mehrzahl von Busteilnehmern jeweils über ähnliche und/oder identische elektronische bzw. elektrische Komponenten verfügen können und dass der Buslastmanager grundsätzlich einen weiteren Busteilnehmer darstellt. Im Sinne einer vereinfachten Unterscheidung zwischen der spezifischen Funktion des Buslastmanagers und der Funktion weiterer Busteilnehmer wird in dieser Beschreibung entsprechend die hier gewählte begriffliche Differenzierung verwendet wird.
Die zweite Information kann alternativ oder zusätzlich auch unter Nutzung eines alternativen Übertragungsweges vom Buslastmanager an die Mehrzahl von Busteilnehmern übertragen werden. D. h., dass gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Übertragung der zweiten Information nicht zwangsläufig dasjenige Bussystem genutzt werden muss, dessen Auslastung auf Basis der zweiten Information gesteuert werden soll. Stattdessen kann die zweite Information über eine beliebige weitere informationstechnische Kommunikationsverbindung (drahtgebunden und/oder drahtlos) zwischen dem Buslastmanager und den Busteilnehmern übertragen werden. Dies bietet u.a. anderem den Vorteil dass die Auslastung des zu steuernden Busses nicht durch die zusätzliche Datenkommunikation aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens beeinflusst wird.
In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zweite Information an die Mehrzahl von Busteilnehmern mittels des Bussystems übertragen. Dies kann am Beispiel des CAN-Bussystems derart erfolgen, dass die erste Auswerteeinheit mittels der ersten Busschnittstelle eine oder mehrere zur Übertragung der zweiten Information vorgesehene und die zweite Information umfassende Botschaften an die Mehrzahl von Busteilnehmern überträgt. Dies kann in Form einer gerichteten Übertragung erfolgen, in welcher die erste Auswerteeinheit jeweils individuelle Botschaften umfassend die zweite Information einzeln an jeden betroffenen Busteilnehmer überträgt. Alternativ oder zusätzlich kann dies auch in Form einer sogenannten Broadcast-Übertragung erfolgen, in welcher die erste Auswerteeinheit die zweite Information auf Basis einer an alle betroffenen Busteilnehmer adressierten Broadcast-Botschaft überträgt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass weder die gerichtete Übertragung, noch die Broadcast-Übertragung auf die Verwendung einzelner Botschaften für die Übertragung der zweiten Information beschränkt sein müssen. Insbesondere dann, wenn ein die zweite Information repräsentierendes Datenvolumen größer ist, als das übertragbare Nutzdatenvolumen (engl. payload) einer einzelnen Botschaft, kann es sinnvoll bzw. erforderlich sein, die zweite Information verteilt auf eine Mehrzahl von Einzelbotschaften zu übertragen (bevorzugt durch Anwendung eines geeigneten Transportprotokolls). Die hier für das CAN-Bussystem beschriebene Vorgehensweise zur Übertragung der zweiten Information kann unter Berücksichtigung jeweiliger Bussystemeigenschaften analog oder zumindest auf ähnliche Weise auf andere im Fortbewegungsmittel einsetzbare Bussysteme übertragen werden.
Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass die erste Auswerteeinheit im vorangegangenen zweiten Verfahrensschritt eine Mehrzahl zweiter Informationen ermittelt, wobei sich die jeweiligen zweiten Informationen der Mehrzahl zweiter Informationen vollständig oder zumindest teilweise voneinander unterscheiden können. Eine solche Vorgehensweise kann vorteilhaft dazu verwendet werden, um einzelne Busteilnehmer und/oder Gruppen von Busteilenehmern mit jeweils unterschiedlich angepassten, zweiten Informationen zu versorgen. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Steuern der Auslastung des Bussystems dauerhaft oder temporär auf einzelne Busteilnehmer beschränkt werden. Alternativ oder zusätzlich können auf diese Weise auch unterschiedliche Datenübertragungszeiträume für die einzelnen Busteilnehmer und/oder Gruppen von Busteilnehmern festgelegt werden. Darüber hinaus können durch die Verwendung unterschiedlicher zweiter Informationen auch die Gruppen von Busteilnehmern selbst festgelegt werden, wobei jeweilige Gruppenzugehörigkeiten von Busteilnehmern auf diese Weise zusätzlich auch dynamisch verändert werden können. Darüber hinaus können sich zahlreiche weitere Vorteile durch die Verwendung individuell angepasster, zweiter Informationen ergaben (u.a. individuell zugewiesene, maximale Datenübertragungsraten, usw.).
In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden jeweilige Datenübertragungszeiträume für die Mehrzahl von Busteilnehmern durch die jeweiligen Busteilnehmer in Abhängigkeit der zweiten Information angepasst. D. h. konkret, dass die in den jeweiligen Busteilnehmern empfangene identische oder unterschiedliche zweite Information, durch jeweilige zweite Auswerteeinheiten der jeweiligen Busteilnehmer ausgewertet werden kann. Der Begriff zweite Auswerteeinheit wird hier stellvertretend für alle an der Datenkommunikation des Bussystems beteiligten Auswerteeinheiten verwendet, die nicht die Auswerteeinheit des Busmanagers darstellen. Die einheitliche Verwendung des Begriffs soll aber nicht implizieren, dass sämtliche zweite Auswerteeinheiten in ihrer technischen Ausgestaltung identisch sein müssen und/oder identische Computerprogramme ausführen müssen. Auf Basis der in den jeweiligen Busteilnehmern vorliegenden zweiten Information, können die jeweiligen zweiten Auswerteeinheiten entsprechend geeignete Datenübertragungszeiträume für zukünftige Datenübertragungen durch die jeweiligen Busteilnehmer ermitteln bzw. anpassen. Dies betrifft, wie oben beschrieben, insbesondere das Anpassen von Datenübertragungszeiträumen zum Übertragen ereignisgesteuerter Botschaften, kann aber auch für eine Anpassung von Datenübertragungszeiträumen zyklischer oder anderweitiger Botschaften (z.B. „mixed-mode“-Botschaften, die sowohl zyklisch, als auch ereignisgesteuert übertragen werden können) verwendet werden.
In einem fünften Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens überträgt die Mehrzahl von Busteilnehmern innerhalb der jeweiligen angepassten Datenübertragungszeiträume Daten mittels des Bussystems. Wie oben beschrieben, können sich die jeweiligen angepassten Datenübertragungszeiträume zwischen der Mehrzahl von Busteilnehmern unterschieden, sofern voneinander abweichende zweite Informationen an die jeweiligen Busteilnehmer übertragen wurden. Sofern jedem Busteilnehmer eine identische zweite Information zur Verfügung gestellt wird, können jeweilige Datenübertragungen der Mehrzahl von Busteilnehmern auch innerhalb identischer Übertragungszeiträume stattfinden. Darüber hinaus können auch Mischlösungen zur Anwendung kommen, welche für die Mehrzahl von Busteilnehmern und/oder Gruppen von Busteilnehmern gemeinsame Datenübertragungszeiträume und zusätzlich individuelle Datenübertragungszeiträume für die jeweiligen Busteilnehmer vorsehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die zweite Information eine Information über einen Startzeitpunkt und/oder ein Endzeitpunkt für ein Datenübertragungszeitraum, und oder einen Startzeitpunkt und/oder ein Endzeitpunkt für einen Zeitraum ohne eine Datenübertragung. Jeweilige Start- bzw. Endzeitpunkte können relative Zeitpunkte sein, welche sich beispielsweise auf einen Empfangszeitpunkt der zweiten Information in der Mehrzahl von Busteilnehmern beziehen. Alternativ können diese auch absolute Zeitpunkte repräsentieren, welches sich beispielsweise auf eine durch alle Busteilnehmer gemeinsam genutzte Systemzeit beziehen. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Information eine Information über eine Kategorie von Daten umfassen, welche innerhalb der angepassten Datenübertragungszeiträume übertragen werden. Als Kategorien kommen hier u.a. Übertragungsprioritäten und Sendearten (z.B. zyklisch, ereignisgesteuert, segmentiert, usw.) für jeweilige Daten in Frage. Weiter alternativ oder zusätzlich kann die zweite Information eine Information über eine Kennung für einen Busteilnehmern und/oder eine Gruppe von Busteilnehmern umfassen, um diese beispielsweise individuell im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens adressieren zu können. Weiter alternativ oder zusätzlich kann die zweite Information eine Information über ein maximal zulässiges Datenvolumen für eine Datenübertragung und/oder ein verpflichtendes oder ein optionales durchführen der Datenübertragung innerhalb der geeigneten Datenübertragungszeiträume umfassen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt das Ermitteln der zweiten Information auf Basis zukünftiger Busnutzungszeiträume jeweiliger Busteilnehmer. Jeweilige Busnutzungszeiträume können sich beispielsweise dadurch ergeben, dass einzelne Busteilnehmern nur bedarfsorientiert aktiviert werden bzw. nur bedarfsorientiert an der Buskommunikation teilnehmen. Sofern der ersten Auswerteeinheit des Buslastmanagers entsprechende Informationen über insbesondere regelmäßig wiederkehrende Busnutzungszeiträume jeweiliger Busteilnehmer vorliegen, kann die erste Auswerteeinheit diese beim Ermitteln geeigneter zukünftiger Datenübertragungszeiträume vorteilhaft berücksichtigen. Alternativ oder zusätzlich kann das Ermitteln der zweiten Information auch auf Basis zukünftiger Fahrsituationen des Fortbewegungsmittels und/oder auf Basis einer aktuellen Route des Fortbewegungsmittels und/oder auf Basis das Fortbewegungsmittel betreffende, zukünftige Umweltbedingungen erfolgen. Eine zukünftige Fahrsituation kann beispielsweise ein Einparkvorgang des Fortbewegungsmittels sein, durch welchen eine Mehrzahl von Umfeldsensoren (z.B. Ultraschallsensoren) eines Parkassistenzsystems während eines manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch durchgeführten Einparkvorgangs aktiviert werden. Innerhalb dieses Zeitraums kann mit einer entsprechend höheren Auslastung des Bussystems durch die Mehrzahl von Umfeldsensoren gerechnet werden. Ein Zeitraum für einen solchen zukünftigen Einparkvorgang kann beispielsweise anhand einer aktuellen Routenführung für das Fortbewegungsmittel abgeschätzt werden. Darüber hinaus kann die erste Auswerteeinheit auf Basis von Routeninformationen, welche der ersten Auswerteeinheit beispielsweise durch ein Navigationssystem des Fortbewegungsmittels zur Verfügung gestellt werden können, weitere voraussichtlich eintretende und eine Auslastung des Bussystems beeinflussende Ereignisse ermitteln (z.B. eine Stop-and-go-Situation aufgrund eines vorausliegenden Staus usw.). Darüber hinaus können ungünstige Umweltbedingungen im Umfeld des Fortbewegungsmittels, wie zum Beispiel starker Regen, Nebel, Rauch usw. dazu führen, dass zusätzliche Assistenzsysteme des Fortbewegungsmittels manuell und/oder automatisch aktiviert werden, wodurch eine Auslastung des Bussystems ebenfalls erhöht werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Information darüber hinaus auch in Abhängigkeit eines zukünftigen Datenübertragungsbedarfs jeweiliger Busteilnehmer erfolgen. Ein solcher Datenübertragungsbedarf kann beispielsweise beim Aktivieren des Bordnetzes des Fortbewegungsmittels auftreten, wenn die Mehrzahl von Busteilnehmern Initialisierungsdaten und/oder Konfigurationsdaten untereinander austauschen. In diesem Zusammenhang können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens solche vorhersehbaren hohen Auslastungen des Bussystems zu jeweiligen Zeitpunkten entzerrt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das Ermitteln der zweiten Information auf Basis eines selbstlernenden Systems durchgeführt werden. D.h., dass die durch die zu ermittelnden zweiten Informationen zur Steuerung der Auslastung des Bussystems, durch die erste Auswerteeinheit im Zuge einer oder mehrerer Trainingsfahrten und/oder im Zuge einer regulären Verwendung des Fortbewegungsmittels selbstständig ermittelt bzw. angepasst werden können. Das selbstlernende System kann zum Beispiel auf Basis eines aus dem Stand der Technik bekannten, künstlichen neuronalen Netzes realisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein zu übertragendes Datenpaket in Abhängigkeit der zweiten Information in geeignete Teildatenpakete unterteilt, welche in Übereinstimmung mit den angepassten Datenübertragungszeiträumen sequenziell mittels des Bussystems übertragen werden. Das bedeutet, dass insbesondere Datenpakete, deren Datenvolumen ein Nutzdatenvolumen einer einzelnen Botschaft des jeweiligen Bussystems überschreitet (z.B. 8 Byte beim CAN-Bussystem) vor einer Übertragung mittels des Bussystems in entsprechend kleinere Teildatenpakete segmentiert werden müssen. Durch die Verwendung eines aus dem Stand der Technik bekannten Übertragungsprotokolls, wie beispielsweise ISO-TP usw., können die einzelnen Teildatenpakete in einem jeweiligen Empfänger wieder zu einem vollständigen Datenpaket zusammengesetzt werden. Insbesondere dann, wenn mittels einer solchen segmentierten Datenübertragung sehr große Datenmengen übertragen werden sollen, können durch das erfindungsgemäße Verfahren verursachte bzw. erzwungene Übertragungspausen während der Übertragung solcher Datenpakete dazu führen, dass die einzelnen Teildatenpakete nicht vollständig gesendet und/oder empfangen werden können (z.B. aufgrund von Handshake-Timeouts, überschriebener Sendepuffer und/oder Empfangspuffer usw.). Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt daher ein im Vergleich zum Stand der Technik erweitertes Übertragungsprotokoll vor, welches häufige und/oder längerfristige Unterbrechungen einer segmentierten Datenübertragung ermöglicht. Hierfür kann entweder ein vollständig neuentwickeltes Übertragungsprotokoll oder ein entsprechend erweitertes Übertragungsprotokoll aus dem Stand der Technik eingesetzt werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Übertragung von großen bis sehr großen Datenpaketen mittels des Bussystems im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne einen Verlust von Botschaften derart entzerrt werden kann, dass Auslastungsspitzen des Bussystems reduziert beziehungsweise ganz vermieden werden können. Eine daraus resultierende, gleichmäßigere Auslastung des Bussystems kann vorteilhaft dazu genutzt werden, um einen Maximalwert für eine durchschnittliche Auslastung des Bussystems bei der Modellbildung des Bussystems zu erhöhen, wodurch mittels des erfindungsgemäßen Bussystems ein insgesamt höheres Übertragungsvolumen erreicht werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bussystem zum Steuern einer Auslastung des Bussystems eines Fortbewegungsmittels vorgeschlagen. Das Bussystem umfasst einen Buslastmanager, welcher Bestandteil eines bestehenden Steuergerätes (z.B. Gateway-Steuergerät) oder ein eigenständiges Steuergerät des Fortbewegungsmittels sein kann und eine erste Auswerteeinheit und eine erste Busschnittstelle des Bussystems umfasst. Die erste Auswerteeinheit kann beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o.ä., ausgestaltet und informationstechnisch an eine interne und/oder externe Speichereinheit angebunden sein, in welcher durch die erste Auswerteeinheit empfangene und/oder berechnete Daten für eine nachfolgende Verarbeitung abgelegt werden können. Ferner kann die erste Auswerteeinheit eingerichtet sein, oben beschriebene, erfindungsgemäße Verfahrensschritte auf Basis eines die Verfahrensschritte realisierenden Computerprogramms auszuführen. Die erste Busschnittstelle kann beispielsweise eine Schnittstelle für ein CAN-, ein MOST-, ein LIN-, ein FlexRay-, oder Ethernet-Bussystem sein. Der Buslastmanager kann mittels des Bussystems mit einer Mehrzahl von Busteilnehmern des Bussystems informationstechnisch verbunden sein. Die Mehrzahl von Busteilnehmern umfasst jeweils eine zweite Auswerteeinheit und eine zweite Busschnittstelle des Bussystems. Die zweite Auswerteeinheit und die zweite Busschnittstelle können bevorzugt analog zur ersten Auswerteeinheit und ersten Busschnittstelle des Buslastmanagers ausgelegt werden. Die erste Auswerteeinheit ist ferner eingerichtet, in Verbindung mit der ersten Busschnittstelle eine erste Information repräsentierend eine aktuelle und/oder eine zukünftige Auslastung des Bussystems zu ermitteln. Die erste Auswerteeinheit ist zusätzlich eingerichtet, eine zweite Information repräsentierend jeweilige Datenübertragungszeiträume für die Mehrzahl von Busteilnehmern, welche Daten mittels des Bussystems übertragen, in Abhängigkeit der ersten Information zu ermitteln. Darüber hinaus ist die erste Auswerteeinheit in Verbindung mit der ersten Busschnittstelle eingerichtet, die zweite Information an die Mehrzahl von Busteilnehmern zu übertragen. Die jeweilige zweite Auswerteeinheit der Mehrzahl von Busteilnehmern ist jeweils eingerichtet, jeweilige Datenübertragungszeiträume in Abhängigkeit der zweiten Information anzupassen und in Verbindung mit der jeweiligen zweiten Busschnittstelle Daten innerhalb der jeweiligen angepassten Datenübertragungszeiträume mittels des Bussystems zu übertragen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welches ein Bussystem gemäß dem zweitgenannten Erfindungsaspekt umfasst. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erst- und zweitgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine schematische Übersicht über Komponenten eines erfindungsgemäßen CAN-Bussystems gemäß einer ersten Ausführungsform in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel;
3 eine schematische Übersicht über Komponenten eines erfindungsgemäßen CAN-Bussystems gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
4 ein Beispiel für eine Mehrzahl von Datenübertragungen mittels eines erfindungsgemäßen CAN-Bussystems.

1 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer Auslastung eines CAN-Bussystems eines Fortbewegungsmittels. Im Schritt 100 wird mittels einer ersten Auswerteinheit (hier ein Mikrocontroller) eines Buslastmanagers des CAN-Bussystems eine erste Information repräsentierend eine zukünftige Auslastung des CAN-Bussystems ermittelt. Hierfür wird mittels der ersten Auswerteeinheit eine vordefinierte CAN-Buskonfiguration aus einer an die erste Auswerteeinheit informationstechnisch angebundenen Speichereinheit in Form einer die CAN-Buskonfiguration repräsentierenden Datenbank ausgelesen. Im Schritt 200 ermittelt die erste Auswerteeinheit in Abhängigkeit der ersten Information eine zweite Information repräsentierend jeweilige geeignete Datenübertragungszeiträume für eine Mehrzahl von Busteilnehmern, welche Daten mittels des CAN-Bussystems übertragen. Im Schritt 300 überträgt die erste Auswerteeinheit die zweite Information unter Verwendung einer CAN-Broadcast-Botschaft gleichzeitig an die Mehrzahl von Busteilnehmern mittels des CAN-Bussystems. Die Mehrzahl von Busteilnehmern und der Buslastmanager sind in diesem Ausführungsbeispiel Bestandteil eines Teilbordnetzes des Fortbewegungsmittels, welches Steuergeräte für einen Antriebsstrang des Fortbewegungsmittels umfasst. Im vierten Schritt 400 passt die Mehrzahl von Busteilnehmern jeweilige Datenübertragungszeiträume für zukünftige ereignisgesteuerte Datenübertragungen durch die jeweiligen Busteilnehmer in Abhängigkeit der zweiten Information individuell an. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die ereignisgesteuerten Datenübertragungen der jeweiligen Busteilnehmer in Zeiträumen stattfinden, in welchen nur ein geringer Anteil zyklischer Botschaften der jeweiligen Busteilnehmer auf dem CAN-Bussystem übertragen wird. Im Schritt 500 überträgt die Mehrzahl von Busteilnehmern ereignisgesteuerte Daten innerhalb der jeweiligen individuell angepassten Datenübertragungszeiträume mittels des CAN-Bussystems.
2 zeigt eine schematische Übersicht über Komponenten eines erfindungsgemäßen CAN-Bussystems 30 gemäß einer ersten Ausführungsform in Verbindung mit einem Fortbewegungsmittel 80. Das CAN-Bussystem 30 der ersten Ausführungsform umfasst einen Buslastmanager 40, einen ersten Busteilnehmer 50 und einen zweiten Busteilnehmer 55. Der Buslastmanager 40 umfasst eine erste Auswerteeinheit 10 in Form eines Mikrocontrollers, welche über eine erste CAN-Busschnittstelle 12 informationstechnisch mit dem CAN-Bussystem 30 verbunden ist. Der erste Busteilnehmern 50 und der zweite Busteilnehmern 55 verfügen jeweils über eine zweite Auswerteeinheit 20, welche ebenfalls jeweils in Form eines Mikrocontrollers ausgestaltet ist. Die jeweiligen zweiten Auswerteeinheiten 20 sind mit jeweiligen zweiten CAN-Busschnittstellen 22 informationstechnisch mit dem CAN-Bussystem 30 verbunden. Der Buslastmanager 40, der erste Busteilnehmer 50 und der zweite Busteilnehmer 55 sind eingerichtet, oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahrensschritte auf Basis jeweiliger Computerprogramme auszuführen.
3 zeigt eine schematische Übersicht über Komponenten eines erfindungsgemäßen CAN-Bussystems 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die in der zweiten Ausführungsform dargestellten Komponenten des CAN-Bussystems 30 entsprechen im Wesentlichen den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Komponenten (ohne die Darstellung des Fortbewegungsmittels 80), weshalb hier nur die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben werden sollen. Der Buslastmanager 40 ist in dieser zweiten Ausführungsform Bestandteil eines Gateway-Steuergeräts des Fortbewegungsmittels 80, welches eingerichtet ist, einen ersten CAN-Teilbus 32 und einen zweiten CAN-Teilbus 34 informationstechnisch miteinander zu verbinden. Der erste Busteilnehmer 50 ist hier dem ersten CAN-Teilbus 32 zugeordnet, während der zweite Busteilnehmern 55 dem zweiten CAN-Teilbus 34 zugeordnet ist. Die erste Auswerteeinheit 10 verfügt neben der ersten CAN-Busschnittstelle 12, welche informationstechnisch mit dem ersten CAN-Teilbus 32 verbunden ist, über eine zusätzliche dritte CAN-Busschnittstelle 14, welche informationstechnisch mit dem zweiten CAN-Teilbus 34 verbunden ist. Auf diese Weise ist die Auswerteeinheit 10 des Buslastmanager 40 in der Lage, jeweilige erste Informationen über eine Auslastung des ersten CAN-Teilbusses 32 und des zweiten CAN-Teilbusses 34 unabhängig voneinander zu ermitteln, um auf Basis der jeweiligen ersten Informationen eine zukünftige Auslastung der jeweiligen CAN-Teilbusse 32, 34 unabhängig voneinander steuern zu können.
4 zeigt ein Beispiel für eine Mehrzahl von Datenübertragungen mittels eines erfindungsgemäßen CAN-Bussystems. Entlang der Zeitachse t in 4 ist eine Mehrzahl von Datenübertragungen in Form vertikaler Linien dargestellt, welche Sendezeitpunkte für jeweilige CAN-Botschaften 70, 75 repräsentieren. Die Mehrzahl von Datenübertragungen umfasst zum einen zyklische CAN-Botschaften 70 und zum anderen ereignisgesteuerte CAN-Botschaften 75. Auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch eine erste Auswerteeinheit eines Buslastmanagers des CAN-Bussystems auf Basis einer Messung einer Buskommunikation Zeiträume ermittelt, in denen jeweils hohe und jeweils niedrige Auslastungen des CAN-Bussystems vorliegen. Die jeweiligen ermittelten Zeiträume werden in Form empfohlener Zeiträume 60 für eine Datenübertragung und in Form empfohlener Zeiträume 65 ohne Datenübertragung in einer zweiten Information zusammengefasst. Die jeweiligen durch die zweite Information repräsentierten Zeiträume 60,65 werden anschließend zur Durchführung bzw. zur Unterbindung von Datenübertragungen einer Mehrzahl von CAN-Busteilnehmern verwendet.
Bezugszeichenliste

10: erste Auswerteeinheit
12: erste CAN-Busschnittstelle
14: dritte CAN-Busschnittstelle
20: zweite Auswerteeinheit
22: zweite CAN-Busschnittstelle
30: CAN-Bussystem
32: erster CAN-Teilbus
34: zweiter CAN-Teilbus
40: Buslastmanager
50: erster Busteilnehmer
55: zweiter Busteilnehmer
60: empfohlener Zeitraum für eine Datenübertragung
65: empfohlener Zeitraum ohne Datenübertragung
70: zyklische CAN-Botschaften
75: ereignisgesteuerte CAN-Botschaften
80: Fortbewegungsmittel

Claims

Verfahren zum Steuern einer Auslastung eines Bussystems (30) eines Fortbewegungsmittels (80) umfassend die Schritte: • Ermitteln (100) einer ersten Information repräsentierend eine aktuelle und/oder eine zukünftige Auslastung des Bussystems (30), • Ermitteln (200) einer zweiten Information repräsentierend jeweilige Datenübertragungszeiträume (60) für eine Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55), welche Daten mittels des Bussystems (30) übertragen, in Abhängigkeit der ersten Information, • Übertragen (300) der zweiten Information an die Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55), und • Anpassen (400) jeweiliger Datenübertragungszeiträume (60) für die Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55) durch die jeweiligen Busteilnehmer (50, 55) in Abhängigkeit der zweiten Information, und • Übertragen (500) von Daten durch die Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55) innerhalb der jeweiligen angepassten Datenübertragungszeiträume (60) mittels des Bussystems (30).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bussystem (30) ein Automotive-Bussystem ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Information eine Information über • einen Startzeitpunkt und/oder einen Endzeitpunkt für einen Datenübertragungszeitraum (60), und/oder • einen Startzeitpunkt und/oder einen Endzeitpunkt für einen Zeitraum (65) ohne eine Datenübertragung, und/oder • eine Kategorie von Daten, welche innerhalb der angepassten Datenübertragungszeiträume (60) übertragen werden, und/oder • eine Kennung für einen Busteilnehmer (50, 55) und/oder eine Gruppe von Busteilnehmern (50, 55), und/oder • ein maximales zulässiges Datenvolumen für eine Datenübertragung, und/oder • ein verpflichtendes oder ein optionales Durchführen der Datenübertragung innerhalb der geeigneten Datenübertragungszeiträume (60) umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Information für jeden Busteilnehmer (50, 55) der Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55) • identisch ist, oder • individuell ermittelt und/oder individuell an diesen übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der ersten Information auf Basis • einer vordefinierten Buskonfiguration, und/oder • einer Messung der aktuellen Auslastung des Bussystems (30) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der zweiten Information auf Basis • zukünftiger Busnutzungszeiträume jeweiliger Busteilnehmer (50, 55), und/oder • zukünftiger Fahrsituationen des Fortbewegungsmittels (80), und/oder • einer aktuellen Route des Fortbewegungsmittels (80), und/oder • das Fortbewegungsmittel (80) betreffende, zukünftige Umweltbedingungen, und/oder • eines zukünftigen Datenübertragungsbedarfs jeweiliger Busteilnehmer (50, 55) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der zweiten Information auf Basis eines selbstlernenden Systems durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein zu übertragendes Datenpaket in Abhängigkeit der zweiten Information in geeignete Teildatenpakete unterteilt wird, welche in Übereinstimmung mit den angepassten Datenübertragungszeiträumen (60) sequentiell mittels des Bussystems (30) übertragen werden.
Bussystem (30) zum Steuern einer Auslastung des Bussystems (30) eines Fortbewegungsmittels (80) umfassend: • einen Buslastmanager (40) umfassend ◯ eine erste Auswerteeinheit (10), und ◯ eine erste Busschnittstelle (12) des Bussystems (30), • eine Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55) jeweils umfassend ◯ eine zweite Auswerteeinheit (20), und ◯ eine zweite Busschnittstelle (22) des Bussystems (30), wobei • die erste Auswerteeinheit (10) eingerichtet ist, ◯ in Verbindung mit der ersten Busschnittstelle (12) eine erste Information repräsentierend eine aktuelle und/oder eine zukünftige Auslastung des Bussystems (30) zu ermitteln, ◯ eine zweite Information repräsentierend jeweilige Datenübertragungszeiträume (60) für die Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55), welche Daten mittels des Bussystems (30) übertragen, in Abhängigkeit der ersten Information zu ermitteln, und ◯ in Verbindung mit der ersten Busschnittstelle (12) die zweite Information an die Mehrzahl von Busteilnehmern (50, 55) zu übertragen, • die jeweilige zweite Auswerteeinheit (20) eingerichtet ist, ◯ jeweilige Datenübertragungszeiträume (60) in Abhängigkeit der zweiten Information anzupassen, und ◯ in Verbindung mit der jeweiligen zweiten Busschnittstelle (22) Daten innerhalb der jeweiligen angepassten Datenübertragungszeiträume (60) mittels des Bussystems (30) zu übertragen.
Fortbewegungsmittel (80) umfassend ein Bussystem (30) nach Anspruch 9.