DE102019216825A1

DE102019216825A1 - Sensorverdrahtung mit paralleler busportkonfiguration

Info

Publication number: DE102019216825A1
Application number: DE102019216825.6A
Authority: DE
Inventors: Mike White
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-05-07
Also published as: FR3088131A1; FR3088131B1; US20200139904A1; US10814805B2; CN111142498A

Abstract

Ein Fahrzeugsensorsystem umfasst eine elektronische Steuereinheit und eine Anzahl von Sensoren, die mit Bussen der elektronischen Steuereinheit assoziiert sind. Die Sensoren können parallel bezüglich ihres jeweiligen assoziierten Busses verdrahtet sein. Das System kann einen Multipin-Leistungsbus umfassen, der eine Multiplexkommunikation zwischen der elektronischen Steuereinheit und den Sensoren bereitstellt. Ein assoziiertes Verfahren kann genutzt werden, um das Sensorsystem zu initialisieren und zu betreiben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Datenkommunikation zwischen einer elektronischen Fahrzeugsteuereinheit und einer Anzahl von Sensoren. Bei manchen Ausführungsformen umfassen die Sensoren Bewegungs- oder Näherungssensoren. Bei manchen Ausführungsformen umfassen die Sensoren Ultraschallsensoren. Bei manchen Ausführungsformen nutzt die Datenkommunikation zwischen der elektronischen Steuereinheit und der Anzahl von Sensoren ein Zeitmultiplexprotokoll.
HINTERGRUND
Moderne Kraftfahrzeuge können Sensoren oder Sensorarrays aufweisen, die funktionsfähig sind, Daten bereitzustellen, die zum Liefern einer Rückmeldung für den Fahrer oder zum Durchführen von Fahrerassistenzoperationen nützlich sind. In manchen Fahrzeugen können Sensoren funktionsfähig sein, Daten zu liefern, die beim Bereitstellen von Selbstfahrfunktionen mit einem autonomen oder teilautonomen Betrieb des Fahrzeugs nützlich sind. Derartige Sensoren beinhalten häufig Näherungs- oder Bewegungssensoren, die zum Erzeugen von Daten verwendet werden, die das Vorhandensein von stationären oder sich bewegenden Objekten angeben, die zur Vermeidung einer Kollision während der Fahrzeugbewegung berücksichtigt werden müssen.
Sensoren können innerhalb eines Fahrzeugs als individuelle Sensoren oder als Teil eines Sensorarrays umgesetzt sein. Sensoren interagieren mit Fahrzeugprozessoren, die spezialisierte Subprozessoren, elektronische Steuereinheiten (ECU : Electronic Control Unit) genannt, verwenden. Eine ECU kann sich mit einer Anzahl von Sensoren in Datenkommunikation befinden. Es ist wünschenswert, die Kommunikationseffizienz zwischen Sensoren und ihrer jeweiligen ECU zu maximieren und Kosten bei der Implementierung von Kommunikationskanälen zu minimieren.
KURZDARSTELLUNG
Ein Aspekt dieser Offenbarung ist auf ein Fahrzeugsensorsystem ausgerichtet, das eine elektronische Steuereinheit in Datenkommunikation mit einer Anzahl von Sensoren über einen Multipin-Bus umfasst. Die Anzahl von Sensoren kann in einer parallelen Konfiguration gekoppelt sein, um die Datenkommunikation zu erzielen. Jeder der Anzahl von Sensoren kann einen Sensorprozessor und einen Sensorspeicher umfassen. Die Datenkommunikation zwischen der elektronischen Steuereinheit und der Anzahl von Sensoren kann ein Zeitmultiplexsignal nutzen. Das Zeitmultiplexsignal kann ein Datensignal und ein Leistungssignal umfassen. Bei manchen Ausführungsformen kann sich die elektronische Steuereinheit mit Sensoren, die mit mehreren Bussen assoziiert sind, in Datenkommunikation befinden.
Ein anderer Aspekt dieser Offenbarung ist auf ein Datenkommunikationsverfahren zwischen einer elektronischen Fahrzeugsteuereinheit und einer Anzahl von Sensoren ausgerichtet. Das Verfahren kann Erstellen einer Verbindung über einen Multipin-Bus zwischen einer elektronischen Steuereinheit und einer Anzahl von Sensoren umfassen. Das Verfahren kann ferner Übertragen eines Aktivierungssignals von der elektronischen Steuereinheit zu der Anzahl von Sensoren und als Reaktion darauf Übertragen von Kennzeichnungen von den Sensoren zu der elektronischen Steuereinheit umfassen. Das Verfahren kann ferner Aufrechterhalten der Datenkommunikation unter Verwendung eines Zeitmultiplexprotokolls, das als Reaktion auf die empfangenen Kennzeichnungen definiert wird, umfassen. Das Verfahren kann ein Multiplexsignal nutzen, das eine Leistungssignalkomponente und eine Datensignalkomponente umfasst.
Die obigen Aspekte dieser Offenbarung und andere Aspekte werden im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Figurenliste

1A ist eine diagrammatische Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Ultraschallsensors.
1B ist eine diagrammatische Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Ultraschallsensors.
2 ist eine diagrammatische Veranschaulichung eines ersten Fahrzeugsensorsystems.
3 ist eine diagrammatische Veranschaulichung eines zweiten Fahrzeugsensorsystems.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugsensorsystems veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die dargestellten Ausführungsformen werden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich als Beispiele gedacht sind, die in verschiedenen und alternativen Formen umgesetzt sein können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, und einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten spezieller Komponenten zu zeigen. Die spezifischen offenbarten strukturellen und funktionalen Einzelheiten sind nicht als einschränkend aufzufassen, sondern als eine repräsentative Basis zum Lehren eines Durchschnittsfachmanns, wie die offenbarten Konzepte auszuüben sind.
1A und 1B stellen diagrammatische Veranschaulichungen von Sensortypen dar, die zum Detektieren einer Nähe und Bewegung von Objekten nützlich sind. Die abgebildeten Sensoren können innerhalb eines Fahrzeugsensorsystems verwendet werden. 1A bildet eine erste Ausführungsform eines Sensors 100 ab und 1B bildet eine zweite Ausführungsform eines Sensors 101 ab. Der Sensor 100 und der Sensor 101 umfassen viele ähnliche Komponenten. Bei der abgebildeten Ausführungsform können sowohl der Sensor 100 als auch der Sensor 101 Ultraschallsensoren umfassen, wobei allerdings andere Ausführungsformen andere Bewegungssensoren umfassen können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen.
Der Sensor 100 kann eine Anzahl von Ultraschallsendern 103 umfassen, die funktionsfähig sind, Ultraschallübertragungen zu erzeugen, die zum Detektieren von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs unter Verwendung von Echoortung verwendet werden. Die Ultraschallübertragungen werden übertragen, um von Objekten in der Umgebung reflektiert und durch einen Ultraschallempfänger 105 erfasst zu werden. Daten, die den Status von Ultraschallreflexionen angeben, können dann mit einem Sensorprozessor 107 geteilt werden. In manchen Ausführungsformen können die Ultraschallsender 103 und der Ultraschallempfänger 105 in einen einzelnen Ultraschallsendeempfänger kombiniert werden, der funktionsfähig ist, Ultraschallsignale sowohl zu senden als auch zu empfangen, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen.
Der Sensorprozessor 107 kann funktionsfähig sein, eine Datenkommunikation zwischen Komponenten des Sensors zu ermöglichen, und kann auch funktionsfähig sein, eine Datenkommunikation zwischen dem Sensor 100 und externen Einrichtungen zu ermöglichen. Der Sensorprozessor 107 kann sich in Datenkommunikation mit einem Sensorspeicher 109 befinden. Der Sensorspeicher 109 kann funktionsfähig sein, dem Sensorprozessor 107 ausführbare Anweisungen bereitzustellen, und kann nichtflüchtige Teile umfassen, die funktionsfähig sind, Kennzeichnungsdaten, die mit dem Sensor 100 assoziiert sind, bereitzustellen. Kennzeichnungsdaten können eine Bauteilnummer, die einer externen Einrichtung den Sensortyp identifiziert, oder eine Seriennummer, die den Sensor eindeutig identifiziert, umfassen. Der Sensorspeicher 109 kann andere Daten umfassen, die für den Betrieb des Sensorprozessors 107 oder die Nutzung des Sensors 100 im Zusammenhang eines Sensorsystems nützlich sein können. Der Sensorspeicher 109 kann zum Beispiel eine Anzahl von Codes umfassen, die zum Angeben von Verhalten verwendet werden, die durch den Sensor während des Betriebs festgestellt werden.
Der Sensor 100 kann ferner eine Anzahl von Verbindern umfassen, die funktionsfähig sind, eine elektrische Signalkommunikation zwischen dem Sensor 100 und externen Einrichtungen bereitzustellen. Ein Leistungsverbinder 111 kann funktionsfähig mit einem Leistungsbus gekoppelt sein. Der Leistungsverbinder 111 kann elektrisch mit einem oder mehreren Elementen des Sensors 100 gekoppelt sein und funktionsfähig sein, jeder der Komponenten elektrische Leistung bereitzustellen. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann der Leistungsverbinder 111 elektrisch mit dem Sensorprozessor 107 gekoppelt sein, der den anderen Komponenten Leistung bereitstellt, wobei allerdings andere Ausführungsformen andere Konfigurationen umfassen können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen. Der Leistungsverbinder 111 kann für eine Einzel-Pin-Verbindung oder eine Multipin-Verbindung konfiguriert sein. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann der Leistungsverbinder 111 eine Zwei-Pin-Verbindung umfassen, wobei allerdings andere Ausführungsformen andere Konfigurationen umfassen können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen.
Der Sensor 100 kann zusätzlich einen Datenverbinder 113 umfassen. Der Datenverbinder 113 kann funktionsfähig sein, Datensignale zu externen Einrichtungen zu übertragen und von diesen zu empfangen. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann der Datenverbinder 113 einen Multipin-Verbinder umfassen, der funktionsfähig ist, über eine Schnittstelle mit einem Multipin-Bus verbunden zu werden, wobei allerdings andere Ausführungsformen andere Konfigurationen umfassen können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen.
1B bildet eine Ausführungsform eines Ultraschallsensors 101 ab. Der Sensor 101 umfasst eine sehr ähnliche Konfiguration zu der des Sensors 100, die hauptsächlich dadurch unterscheidbar sind, dass der Sensor 101 keinen Datenverbinder 113 umfasst. Der Sensor 101 kann stattdessen funktionsfähig sein, eine Modulation des Stroms, der Leistung über den Leistungsverbinder 111 liefert, zum Interpretieren von Datensignalen zu nutzen. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann der Sensorprozessor 107 funktionsfähig sein, das an dem Leistungsverbinder 111 empfangene Leistungssignal zu überwachen, und kann ferner funktionsfähig sein, die Strommodulation an dem Leistungsverbinder 111 zu steuern, um Datensignale zu externen Einrichtungen zu übertragen. Bei derartigen Ausführungsformen kann der Sensorprozessor 107 als Reaktion auf empfangene Datenbefehle, die am Leistungsverbinder 111 festgestellt werden, funktionsfähig sein, zwischen einem Empfangsmodus und einem Übertragungsmodus zu schalten. Weitere Unterscheidungen zwischen dem Betrieb des Sensors 100 und des Sensors 101 werden unten unter Bezugnahme auf die Verwendung jedes Sensors im Zusammenhang eines Sensorsystems erläutert.
2 ist eine diagrammatische Veranschaulichung eines Fahrzeugsensorsystems, umfassend eine Anzahl von Sensoren 100 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 201, die funktionsfähig ist, den Betrieb der Sensoren zu koordinieren. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann die ECU 201 funktionsfähig sein, Leistungsversorgungsverbindungen zu jedem der Sensoren 100 bereitzustellen. Bei der abgebildeten Ausführungsform umfassen die Leistungsversorgungsverbindungen eine positive Leistungsleitung 203 und eine neutrale Masseleitung 205, wobei allerdings andere Ausführungsformen eine andere Anzahl von Leistungsversorgungsverbindungen umfassen können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen. Bei manchen Ausführungsformen kann die ECU 201 dazu ausgelegt sein, Leistung unter Verwendung einer einzelnen Leistungsversorgungsleitung bereitzustellen, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann die ECU 201 dazu ausgelegt sein, zwei Leistungsbusse bereitzustellen, die jeweils einen Satz von Leistungsleitungsverbindungen umfassen. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann ein erster Leistungsbus eine positive Leistungsleitung 203a und eine neutrale Masseleitung 205a umfassen und ein zweiter Leistungsbus kann eine positive Leistungsleitung 203b und eine neutrale Masseleitung 205b umfassen. Jeder Leistungsbus kann funktionsfähig sein, einer Anzahl von Sensoren, die miteinander in einer parallelen Verbindung verdrahtet sind, elektrische Leistung bereitzustellen. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann jeder Leistungsbus funktionsfähig sein, sechs Sensoren zu unterstützen, wobei allerdings andere Ausführungsformen eine andere Anzahl von Sensoren umfassen können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen.
Andere Ausführungsformen können eine andere Anzahl von Leistungsbussen umfassen, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann jeder der Sensoren 100a-1 jeweils unter Verwendung eines der Datenbusse 207a-1 elektrisch mit der ECU 201 gekoppelt sein. Bei dieser Ausführungsform kann die ECU 201 dazu ausgelegt sein, verschiedene Datenbusse für jeden der Sensoren 100 zu nutzen, und muss ferner dazu ausgelegt sein, ausreichend Verbinder zu enthalten, sodass jeder der Datenbusse 207 unterstützt wird, um jeden zusätzlichen Sensor unterzubringen. Bei der abgebildeten Ausführungsform ist die ECU 201 dazu ausgelegt, zwölf Sensoren 100 unterzubringen, wobei allerdings andere Ausführungsformen eine beliebige Anzahl von Sensoren umfassen können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen. Konfigurationen, die größere Anzahlen von Sensoren 100 unterbringen, können die Kosten der ECU 201 für das Unterbringen einer größeren Anzahl von Sensoren 100 erhöhen. Konfigurationen, die größere Anzahlen von Sensoren 100 unterbringen, können zusätzlich die Verarbeitungskomplexität der ECU 201 erhöhen, was die Kosten der Verarbeitungskomponenten der ECU 201 erhöhen kann.
3 stellt eine diagrammatische Veranschaulichung eines Fahrzeugsensorsystems bereit, umfassend eine Anzahl von Sensoren 101, die elektrisch parallel mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 301 gekoppelt sind. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann die ECU 301 funktionsfähig sein, Leistungsversorgungsverbindungen zu jedem der Sensoren 100 bereitzustellen. Bei der abgebildeten Ausführungsform umfassen die Leistungsversorgungsverbindungen eine positive Leistungsleitung 203 und eine neutrale Masseleitung 205, wobei allerdings andere Ausführungsformen eine andere Anzahl von Leistungsversorgungsverbindungen umfassen können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen. Bei manchen Ausführungsformen kann die ECU 201 dazu ausgelegt sein, Leistung unter Verwendung einer einzelnen Leistungsversorgungsleitung bereitzustellen, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann die ECU 301 dazu ausgelegt sein, zwei Leistungsbusse bereitzustellen, die jeweils einen Satz von Leistungsleitungsverbindungen umfassen. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann ein erster Leistungsbus eine positive Leistungsleitung 203a und eine neutrale Masseleitung 205a umfassen und ein zweiter Leistungsbus kann eine positive Leistungsleitung 203b und eine neutrale Masseleitung 205b umfassen. Jeder Leistungsbus kann funktionsfähig sein, einer Anzahl von Sensoren, die miteinander in einer parallelen Verbindung verdrahtet sind, elektrische Leistung bereitzustellen. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann jeder Leistungsbus funktionsfähig sein, sechs Sensoren zu unterstützen, wobei allerdings andere Ausführungsformen eine andere Anzahl von Sensoren umfassen können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen.
Die ECU 301 unterscheidet sich von der ECU 201 (siehe 2), da die ECU 301 dazu ausgelegt sein kann, die Leistungsbusse zum Multiplexen von sowohl Leistungssignalen als auch Datensignalen zu jedem der Sensoren 101 zu nutzen. Da die ECU 301 funktionsfähig ist, jedem der Sensoren 101 Leistungssignale bereitzustellen, können Datensignale entlang jedes Leistungsbusses durch Modulieren des Stroms, der zwischen der ECU 201 und jedem der Sensoren 101 gesendet wird, gemultiplext werden. Da jeder der Sensoren 101, die mit einem speziellen Leistungsbus assoziiert sind, parallel verdrahtet ist, können die ECU 301 und jeder der assoziierten Sensoren 101 ein Zeitmultiplexprotokoll (TDM-Protokoll; TDM: Time Division Multiplex) nutzen, um zu gewährleisten, dass die Signale zweckmäßig interpretiert werden, wenn sie auf dem Leistungsbus festgestellt werden.
Bei der abgebildeten Ausführungsform können Modulationen des in den positiven Leistungsleitungen 203 bereitgestellten Stroms eine Puls-Code-Übertragung bereitstellen, die durch die ECU 301 oder einen der Sensorprozessoren 107 (siehe 1B) interpretiert werden kann. Um Datensignale entlang eines Leistungsbusses zweckmäßig zu übertragen und zu empfangen, muss ein Synchronisationssignal im Datensignal vorhanden sein, sodass sowohl die ECU 301 als auch die Sensoren 101, die mit einem speziellen Bus assoziiert sind, sich über den gegenwärtigen Zeitrahmen und darüber, wann sich Zeitunterteilungen ereigneten, bewusst sind. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann die ECU 301 einem Protokoll für einen Leistungsbus Zeitunterteilungen zuweisen, die angeben, wann jeder Sensor 101 erwarten sollte, Befehle zu empfangen und selbst Befehle zu senden. Bei einer derartigen Konfiguration kann die ECU 301 eine Kennzeichnung anfordern, die Identifikationsdaten für jeden der Sensoren 101, die mit einem speziellen Leistungsbus assoziiert sind, bereitstellt.
Bei der abgebildeten Ausführungsform ist ein erster Leistungsbus mit sechs Sensoren 101a-f assoziiert und ein zweiter Leistungsbus ist mit sechs Sensoren 101g-1 assoziiert, wobei allerdings andere Ausführungsformen eine andere Anzahl von Leistungsbussen für die ECU 301 umfassen können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen. Zusätzliche Leistungsbusse können die Kosten der ECU 301 erhöhen, da sie zusätzliche Verarbeitungskomponenten zum Unterbringen der Operationen des Leistungsbusses erfordern. Bei derartigen Ausführungsformen können die Kosten jedes individuellen Sensors 101 jedoch unverändert bleiben. Obwohl die abgebildete Ausführungsform sechs Sensoren 101 mit einem Leistungsbus assoziiert, können andere Ausführungsformen eine andere Anzahl von Sensoren 101 umfassen, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen. Vorteilhafterweise können Leistungsbusse, die mit einer kleineren Anzahl von Sensoren 101 assoziiert sind, kürzere Zeitunterteilungen erfordern, um eine Datenübertragung in beide Richtungen zweckmäßig unterzubringen, im Vergleich zu größeren Gruppen von assoziierten Sensoren 101.
Bei der abgebildeten Ausführungsform kann eine Zwei-Pin-Leistungsbuskonfiguration genutzt werden, um der ECU 301 oder einem oder mehreren der Sensoren 101 zu ermöglichen, Rauschminderungsberechnungen oder Echounterdrückungsberechnungen durchzuführen. Andere Ausführungsformen können andere Konfigurationen umfassen, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen.
Die ECU 301 und die Sensoren 101 können ein beidseitig verstandenes TDM-Protokoll für einen zweckmäßigen Betrieb erfordern. Bei der abgebildeten Ausführungsform ist ein Leistungsbus mit sechs Sensoren 101 assoziiert und somit kann das Protokoll mindestens sechs Zeitunterteilungen für eine ECU-Übertragung und sechs Zeitunterteilungen für eine Sensorübertragung unterbringen: eine Zeitunterteilung für jeden Sensor zum Übertragen seiner Daten zu der ECU 301. Bei dieser Ausführungsform können die insgesamt zwölf Zeitunterteilungen einen einzelnen Zeitzyklus für den Leistungsbus umfassen, wobei allerdings andere Ausführungsformen andere Konfigurationen umfassen können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen.
Bei anderen Ausführungsformen kann das TDM-Protokoll derart formatiert sein, dass die mit einem speziellen Sensor 101 assoziierte ECU-Übertragungsunterteilung in dem Zeitrahmen mit der Übertragungsunterteilung dieses speziellen Sensors gekoppelt wird. Andere TDM-Protokolle können andere Konfigurationen für Übertragungsunterteilungen umfassen. Ein Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass Übertragungsunterteilungen in einer beliebigen Reihenfolge innerhalb eines vollständigen Zeitzyklus auftreten können, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen, vorausgesetzt, dass eine einzelne Zeitunterteilung alle notwendigen Übertragungsunterteilungen umfasst, um das Senden und Empfangen von Daten von der ECU 301 zu/von jedem der Sensoren 101, die mit einem speziellen Leistungsbus assoziiert sind, unterzubringen.
Die ECU 301 kann eine Kennzeichnung für jeden der Sensoren 101, die mit einem speziellen Leistungsbus assoziiert sind, erfordern, um ein zweckmäßig formatiertes TDM-Protokoll zu erstellen. Kennzeichnungen können eine Bauteilnummer umfassen, die die Position jedes Sensors 101 innerhalb des Zusammenhangs des assoziierten Fahrzeugs des Sensorsystems angibt. Ein Sensor, der am fahrerseitigen Vorderkotflügel des Fahrzeugs montiert ist, kann zum Beispiel mit einer anderen Bauteilnummer assoziiert sein als ein Sensor, der am beifahrerseitigen Hinterkotflügel des Fahrzeugs montiert ist. Ein Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass Fahrzeugsensorsystem-Bauteilnummern von der Spezifikation des Fahrzeugs und der Anzahl von Sensoren, die mit einer speziellen ECU assoziiert sind, und der Buskonfiguration der speziellen ECU abhängen werden.
Bei manchen Ausführungsformen kann die Kennzeichnung eine Seriennummer eines assoziierten Sensors 101 umfassen. Bei derartigen Ausführungsformen kann die ECU 301 die eindeutige Seriennummernidentifikation des assoziierten Sensors 101 nutzen, um eine direkte Kommunikation mit jedem der Sensoren, die mit einem speziellen Leistungsbus assoziiert sind, bereitzustellen. Bei derartigen Ausführungsformen kann das TDM-Protokoll eine beliebige Kommunikation zwischen der ECU 301 und einem oder mehreren der Sensoren 101, die mit einem Bus assoziiert sind, effektiv bereitstellen, da eine Komponente des Protokolls eine spezielle Seriennummer für jede Übertragungsunterteilung spezifizieren kann. Derartige Ausführungsformen können vorteilhafterweise die notwendige Zeitdauer für einen vollständigen Zeitzyklus verringern, können aber auch die Komplexität des Betriebs der Sensoren 101 erhöhen, da jeder der Sensoren 101 die Fähigkeit erfordern kann, seine eigenen Kennzeichnungsinformationen während der Übertragungen von der ECU 301 zu erkennen.
Bei manchen Ausführungsformen kann die ECU 301 eine Aktivierungsphase des Betriebs erfordern, um das TDM-Protokoll bei der Initiierung des Systems zu erstellen. In einer Aktivierungsphase kann die ECU 301 einen Initialisierungsbefehl zu allen Sensoren 101, die mit einem speziellen Bus assoziiert sind, übertragen und darauf warten, Antworten von jedem der Sensoren 101 zu empfangen. Die Antworten von den Sensoren 101 können Kennzeichnungsdaten umfassen, die funktionsfähig sind, den jeweiligen Sensor 101 zur Verwendung im TDM-Protokoll zu identifizieren. Bei der abgebildeten Ausführungsform kann jeder der Sensoren 101, die mit einem speziellen Bus assoziiert sind, versuchen, zu antworten, sobald der Initialisierungsbefehl empfangen wird. Um widersprechende Antworten entlang des Leistungsbusses zu vermeiden, kann jeder der Sensoren 101 zu Beginn seiner Antwort einen Befehl für alle anderen Sensoren 101 beinhalten, in einen Wartemodus einzutreten, bis ausreichend Zeit verstrichen ist, damit die ECU 301 die Antwort des augenblicklichen Sensors empfängt. Nach dem Übertragen seiner Antwort auf den Initialisierungsbefehl kann jeder Sensor 101 in einen Bereitschaftsmodus eintreten und auf den Beginn eines vollständigen Zeitzyklus von der ECU 301, wie etwa ein Timing-Signal, warten.
Während dieser Initialisierung kann die ECU 301 in einen Aktivierungsmodus eintreten, bei dem sie die Antworten von jedem der Sensoren 101 empfangen kann. Die ECU 301 kann sich der Gesamtanzahl von Sensoren 101, die mit dem Leistungsbus assoziiert sind, bewusst sein und kann somit erwarten, alle Antworten innerhalb einer vorbestimmten Zeitschwelle zu empfangen. Falls nicht alle der erwarteten Antworten innerhalb der vorbestimmten Zeitschwelle empfangen werden, kann die ECU 301 einen Fehlercode erzeugen, der für einen Benutzer oder einen Techniker des Fahrzeugs feststellbar ist. Nachdem die ECU 301 alle erwarteten Antworten von den Sensoren 101, die mit einem Leistungsbus assoziiert sind, empfangen hat, kann das System in einen Kommunikationsmodus eintreten: Die ECU 301 kann aus dem Aktivierungsmodus austreten und beginnt mit dem Übertragen eines Synchronisationssignals, und als Reaktion darauf kann jeder der assoziierten Sensoren 101 aus dem Wartemodus austreten und auf das Synchronisationssignal reagieren. Gemäß dem TDM-Protokoll. Bei manchen Ausführungsformen kann das TDM-Protokoll On-the-Fly erarbeitet werden, wobei jede Zeitunterteilung basierend auf der Reihenfolge, mit der die assoziierten Sensoren 101 auf den Initialisierungsbefehl von der ECU 301 reagieren, zugewiesen wird.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Aktivieren und Betreiben eines einzelnen Busses eines Fahrzeugsensorsystems gemäß einer Ausführungsform der hierin offenbarten Erfindung abbildet. Das Verfahren beginnt bei Schritt 400, der die anfängliche Aktivierung des Systems wie etwa als Reaktion auf ein Schlüssel-Ein-Signal vom Fahrzeug repräsentiert. Bei Schritt 402 werden Busverbindungen zwischen einer ECU und den mit dem Bus assoziierten Sensoren erstellt.
Das Verfahren geht zu Schritt 404 über, bei dem eine Aktivierungsphase initiiert wird. Die ECU überträgt einen Initialisierungsbefehl zu jedem der Sensoren und wartet auf Antworten von jedem der Sensoren. Eine Kennzeichnung, die mit einem Sensor assoziiert ist, wird bei Schritt 406 zu der ECU übertragen. Da sich die ECU bewusst ist, wie viele Sensoren mit dem Bus assoziiert sein sollen, prüft die ECU bei Schritt 408, ob alle Sensoren zweckmäßig auf den Initialisierungsbefehl geantwortet haben. Falls manche Sensoren nicht geantwortet haben, kehrt das Verfahren zu Schritt 406 zurück, bis der nächste Sensor mit einer Kennzeichnung für die ECU antwortet.
Falls alle Sensoren auf den Initialisierungsbefehl geantwortet haben, weist die ECU jedem Sensor im Schritt 410 Zeitunterteilungen bezüglich eines TDM-Protokolls zu. Nachdem das TDM-Protokoll erstellt wurde, initiiert die ECU bei Schritt 412 eine Kommunikationsphase, wodurch ein Zeitzyklus des TDM-Protokolls begonnen wird.
Während der Kommunikationsphase kann die ECU den durch den Bus fließenden Strom bei Schritt 414 modulieren, um Daten zu jedem der assoziierten Sensoren zu übertragen. Nachdem die ECU ihre Übertragung beendet, können die Sensoren den Strom sequenziell modulieren, um Daten bei Schritt 416 zurück zu der ECU zu übertragen. Bei manchen Ausführungsformen können der Schritt 414 und 416 in einer anderen Reihenfolge, gleichzeitig oder in einer Schaltfolge stattfinden, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen.
Bei Schritt 418 bestimmt die ECU, ob der Zeitzyklus beendet ist. Falls der Zeitzyklus nicht beendet wurde, kehrt das Verfahren zu Schritt 416 zurück, sodass die ECU die Daten empfangen kann, die mit dem der nächsten Zeitunterteilung zugewiesenen Sensor assoziiert sind.
Falls der Zeitzyklus beendet wurde, geht das Verfahren zu Schritt 420 über, bei dem die ECU bestimmt, ob es zweckmäßig ist, das System zu deaktivieren, wie etwa als Reaktion auf ein Schlüssel-Aus-Signal vom Fahrzeug. Manche Ausführungsformen können andere Gründe zum Deaktivieren des Systems umfassen, wie etwa einen Systemfehler, einen Deaktivierungsbefehl oder einen beliebigen anderen Grund, der einem Durchschnittsfachmann bekannt ist, ohne von den hierin offenbarten Lehren abzuweichen. Falls es keinen Grund zum Deaktivieren des Systems gibt, kehrt das Verfahren zum Schritt 412 zurück, um einen anderen Zeitzyklus der Kommunikationsphase zu initiieren. Falls das System deaktiviert werden sollte, endet das Verfahren durch Übergehen zu Schritt 422.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der offenbarten Vorrichtung und des offenbarten Verfahrens beschreiben. Stattdessen dienen die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke der Beschreibung anstatt der Einschränkung, und es versteht sich, dass diverse Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der Offenbarung, wie beansprucht, abzuweichen. Die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen können zur Bildung weiterer Ausführungsformen der offenbarten Konzepte kombiniert werden.

Claims

Fahrzeugsensorsystem, umfassend: eine elektronische Steuereinheit (ECU), die dazu ausgelegt ist, mit einem Fahrzeug gekoppelt zu werden, und die einen ECU-Pin aufweist, der dazu ausgelegt ist, ein Multiplexsignal zu senden und zu empfangen; einen Multipin-Bus, der elektrisch mit dem ECU-Pin gekoppelt ist; und eine Anzahl von Sensoren, die elektrisch parallel mit dem Multipin-Bus gekoppelt sind, wobei jeder der Anzahl von Sensoren dazu ausgelegt ist, mit dem Fahrzeug gekoppelt zu werden, und einen Sensorprozessor, einen Sensorspeicher und einen Sensorpin umfasst, der dazu ausgelegt ist, das Multiplexsignal zu senden und zu empfangen, wobei die ECU und jeder der Anzahl von Sensoren funktionsfähig ist, Daten durch Modulieren des Stroms zu senden und zu empfangen, und wobei das Multiplexsignal ein Leistungssignal und ein Datensignal umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei jeder der Sensoren funktionsfähig ist, eine Kennzeichnung zu der ECU zu übertragen, wobei die Kennzeichnung eine Kennung des assoziierten Sensors bereitstellt.
System nach Anspruch 2, wobei die Kennzeichnung eine Bauteilnummer umfasst.
System nach Anspruch 3, wobei die ECU dazu ausgelegt ist, jede Bauteilnummer mit einer bekannten Position eines Sensors bezüglich des Fahrzeugs zu assoziieren.
System nach Anspruch 2, wobei die Kennzeichnung eine Seriennummer umfasst.
System nach Anspruch 2, wobei die Kennzeichnung in einem nichtflüchtigen Teil des Sensorspeichers codiert ist.
System nach Anspruch 1, wobei jeder der Anzahl von Sensoren ferner funktionsfähig ist, Daten zu den anderen Sensoren durch Modulieren eines Stroms des Multipin-Busses zu übertragen.
System nach Anspruch 1, wobei die Anzahl von Sensoren Ultraschallsensoren umfassen.
System nach Anspruch 1, wobei die ECU und die Sensoren funktionsfähig sind, Signale über den Multipin-Bus unter Verwendung eines Zeitmultiplex(TDM)-Protokolls zu übertragen und zu empfangen.
System nach Anspruch 1, wobei der Multipin-Bus ein erster Multipin-Bus ist und das System ferner Folgendes umfasst: einen zweiten Multipin-Bus, der elektrisch mit der ECU verbunden ist; und eine zweite Anzahl von Sensoren, die elektrisch mit dem zweiten Multipin-Bus gekoppelt sind, wobei jeder der zweiten Anzahl von Sensoren dazu ausgelegt ist, mit dem Fahrzeug gekoppelt zu werden, und einen Sensorprozessor und einen Sensorspeicher umfasst, wobei die ECU funktionsfähig ist, Daten zu der zweiten Anzahl von Sensoren durch Modulieren eines durch den Multipin-Bus fließenden Stroms zu übertragen, und wobei jeder der zweiten Anzahl von Sensoren funktionsfähig ist, Daten zu der ECU durch Modulieren des Stroms zu übertragen.
System nach Anspruch 1, wobei der Multipin-Bus einen Zwei-Pin-Bus umfasst.
System nach Anspruch 11, wobei einer der Pins des Zwei-Pin-Busses einen elektrisch neutralen Massepin umfasst.
Verfahren zum Übertragen von Datensignalen, umfassend: Erstellen einer Verbindung über einen Multipin-Bus zwischen einer elektronischen Steuereinheit (ECU) und einer Anzahl von Sensoren, Übertragen eines Aktivierungsbefehls von der ECU zu jedem der Anzahl von Sensoren unter Verwendung eines Multiplexsignalprotokolls; und Übertragen einer Kennzeichnung von jedem der Anzahl von Sensoren zu der ECU unter Verwendung des Multiplexsignalprotokolls, wobei jede Kennzeichnung der ECU eine Kennung ihres jeweiligen Sensors bereitstellt; Übertragen von Daten von der ECU zu jedem der Anzahl von Sensoren unter Verwendung des Multiplexsignalprotokolls; und Übertragen von Daten von jedem der Sensoren zu der ECU unter Verwendung des Multiplexsignalprotokolls, wobei das Multiplexsignalprotokoll das Modulieren des Stroms, der dem Multipin-Bus bereitgestellt wird, gemäß einem Zeitmultiplex(TDM)-Schema definiert und die Strommodulation einen Minimalstrom einer elektrischen Leistung, die den Sensoren von der ECU geliefert wird, aufrecht erhält, wobei der Minimalstrom Leistung für den Betrieb jedes Sensors liefert.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei nach dem Übertragen eines Aktivierungsbefehls die ECU in einem Aktivierungsmodus bleibt, bis eine vorbestimmte Anzahl von Kennzeichnungen von der Anzahl von Sensoren empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend den Schritt, dass die ECU einen Fehlercode als Reaktion auf einen Zustand erzeugt, dass das Empfangen der vorbestimmten Anzahl von Kennzeichnungen innerhalb einer vorbestimmten Zeitschwelle fehlschlägt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Übertragens von Daten von der ECU zu der Anzahl von Sensoren ferner umfasst, dass jeder der Anzahl von Sensoren die Daten filtert, um Übertragungsrauschen zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Übertragens von Daten von der ECU zu der Anzahl von Sensoren ferner umfasst, dass jeder der Anzahl von Sensoren die Daten filtert, um Übertragungsechos zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Übertragen einer Kennzeichnung von jedem der Anzahl von Sensoren zu der ECU ferner umfasst, dass die ECU eine bekannte physische Position eines Sensors, der zumindest teilweise innerhalb einer Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, mit jeder empfangenen Kennzeichnung assoziiert, wobei die Fahrzeugkarosserie mit einem die ECU umfassenden Fahrzeug assoziiert ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Übertragen einer Kennzeichnung von jedem der Anzahl von Sensoren zu der ECU ferner umfasst, dass jeder der Anzahl von Sensoren ein Signal überträgt, das durch die anderen Sensoren empfangen wird und angibt, dass die anderen Sensoren für eine vorbestimmte Zeitdauer, die ausreicht, damit die ECU die Kennzeichnung empfängt, in einen Wartemodus eintreten sollten.