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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsausführung durch ein Steuerungssystem eines Kraftfahrzeugs, wobei an einen Datenbus ein erstes Steuergerät angeschlossen ist, an wenigstens einen weiteren Datenbus wenigstens ein weiteres Steuergerät angeschlossen ist und ein zentrales Steuergerät an den Datenbus und an den wenigstens einen weiteren Datenbus angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Steuerungssystem für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug.
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Kraftfahrzeuge weisen typischerweise eine Kraftfahrzeugbatterie sowie einen Generator auf, der die Kraftfahrzeugbatterie laden kann. Ist der Generator deaktiviert, beispielsweise bei ausgeschalteter Zündung des Kraftfahrzeugs, kann die Kraftfahrzeugbatterie daher beispielsweise nicht geladen werden. Entsprechend ist es vorteilhaft, den Energieverbrauch durch ein Steuerungssystem zum Durchführen von Funktionen insbesondere bei deaktiviertem Generator möglichst gering zu halten. Bei den Funktionen kann es sich beispielsweise um das Verriegeln oder Entriegeln des Kraftfahrzeugs, das Einlegen oder Lösen einer Parkbremse oder das Aktivieren einer Anzeigeeinheit des Kraftfahrzeugs handeln.
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Für manche Funktionen ist in einem Kraftfahrzeug nicht nur ein einzelnes Steuergerät erforderlich, sondern ein Verbund von zwei oder mehr Steuergeräten. Insbesondere sind diese Funktionen von anderen Funktionen abhängig, die auf einem anderen Steuergerät ausgeführt werden. Für die korrekte Funktionsausführung müssen daher alle relevanten Steuergeräte beziehungsweise die zugehörigen Datenbusse zur Informationsübertragung geweckt werden. Zudem ist es aber vorteilhaft, nur die tatsächlich notwendigen Datenbusse zu wecken, um die Funktion möglichst energieeffizient ausführen zu können.
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In der
DE 10 2012 014 724 B3 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Datenbussystems eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Dabei wird ein Kommunikationsbedarf eines ersten Steuergeräts festgestellt, welches an ein erstes Datenbussegment angeschlossen ist. Dann wird zunächst lediglich das erste Datenbussegment von dem Ruhezustand in den Wachzustand gebracht und, falls ein Kommunikationsbedarf des ersten Steuergeräts mit einem zweiten Steuergerät außerhalb des ersten Datenbussegments festgestellt wird, werden pauschal zusätzlich alle weiteren im Ruhezustand befindlichen Datenbussegmente des Datenbussystems aufgeweckt.
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Gemäß diesem Verfahren werden jedoch auch solche Datenbusse beziehungsweise angeschlossene Steuergeräte geweckt, die zur Ausführung der gewünschten Funktion nicht erforderlich sind. Dies führt zu einem erhöhten Energiebedarf.
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In dem Dokument
DE 10 2012 207 858 A1 wird ein Verfahren zur Aktivierung deaktivierter Steuergeräte eines Fahrzeugs beschrieben. Jedes Steuergerät bildet dabei einen Knoten eines Fahrzeugnetzes und weist außerdem eine Teilnetzwerkverwaltung auf. Die Teilnetzwerkverwaltung enthält dabei die Information, über welche Netzwerkschnittstellen der jeweilige Knoten mit anderen Knoten des Netzwerks kommunizieren kann. Dadurch können schrittweise alle Steuergeräte eines zu aktivierenden Teilnetzes aktiviert werden, ohne dass ein zentraler Netzwerkmanager vorgesehen sein muss.
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Ein solches Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass in jedem Knoten, insbesondere in jeder Teilnetzverwaltung, vorgegeben sein muss, über welche Schnittstellen mit anderen Steuergeräten kommuniziert werden kann und welche Steuergeräte beziehungsweise Teilnetze aktiviert werden müssen, um bestimmte Funktionen auszuführen. Bei Änderungen einer Funktionszuordnung muss die Software aller Steuergeräte beziehungsweise Teilnetzverwaltungen der einzelnen Knoten aktualisiert werden.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zur Funktionsausführung durch ein Steuerungssystem eines Kraftfahrzeugs anzugeben, durch das der Energiebedarf reduziert werden kann und gleichzeitig ein Anpassungsbedarf hinsichtlich der Software von Steuergeräten des Steuerungssystems bei funktionalen Änderungen reduziert wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, dass ein Steuergerät, welches zur Ausführung einer ersten Funktion eine zweite Funktion benötigt, diese zweite Funktion bei einem zentralen Steuergerät anfordert und das zentrale Steuergerät denjenigen Datenbus aktiviert, an den dasjenige weitere Steuergerät direkt oder indirekt angeschlossen ist, das zur Ausführung der zweiten Funktion benötigt wird.
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Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Verfahren zur Funktionsausführung durch ein Steuerungssystem eines Kraftfahrzeugs angegeben. An einem ersten Datenbus des Steuerungssystems ist ein erstes Steuergerät des Steuerungssystems angeschlossen. An wenigstens einem weiteren Datenbus des Steuerungssystems ist wenigstens ein weiteres Steuergerät des Steuerungssystems angeschlossen. Ein zentrales Steuergerät des Steuerungssystems ist an den ersten Datenbus und an den wenigstens einen weiteren Datenbus, insbesondere an jeden weiteren Datenbus des wenigstens einen weiteren Datenbusses, angeschlossen. Gemäß dem Verfahren wird mittels des ersten Steuergeräts abhängig von einer auszuführenden ersten Funktion eine zweite Funktion angefordert, indem durch das erste Steuergerät ein Anforderungssignal, insbesondere ein von der zweiten Funktion abhängiges Anforderungssignal, an das zentrale Steuergerät übermittelt wird. Mittels des zentralen Steuergeräts wird ein zweiter Datenbus des wenigstens einen weiteren Datenbusses abhängig von dem Anforderungssignal aktiviert. Die zweite Funktion wird, insbesondere nach dem Aktivieren des zweiten Datenbusses beziehungsweise bei aktiviertem zweiten Datenbus, durch ein an den zweiten Datenbus angeschlossenes zweites Steuergerät des wenigstens einen weiteren Steuergeräts ausgeführt. Die erste Funktion wird durch das erste Steuergerät ausgeführt, insbesondere abhängig von der zweiten Funktion, insbesondere von einem Ergebnis der zweiten Funktion.
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Das wenigstens eine weitere Steuergerät enthält insbesondere wenigstens ein weiteres Steuergerät für jeden weiteren Datenbus des wenigstens einen weiteren Datenbusses. Mit anderen Worten enthält der wenigstens eine Datenbus eine bestimmte Anzahl von weiteren Datenbussen, und das wenigstens eine weitere Steuergerät enthält eine bestimmte weitere Anzahl von Steuergeräten, wobei die weitere Anzahl größer oder gleich der Anzahl ist und an jeden der weiteren Datenbusse wenigstens eines der weiteren Steuergeräte angeschlossen ist.
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Das zentrale Steuergerät ist insbesondere an jeden weiteren Datenbus des wenigstens einen weiteren Datenbusses angeschlossen.
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Insbesondere erhält das erste Steuergerät einen Ausführungsbefehl, um die erste Funktion auszuführen. Den Ausführungsbefehl kann das erste Steuergerät beispielsweise von dem zentralen Steuergerät oder einem weiteren zentralen Steuergerät oder einer sonstigen Recheneinheit oder Schnittstelle des Steuerungssystems oder des Kraftfahrzeugs erhalten.
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Insbesondere aktiviert das erste Steuergerät den ersten Datenbus, um das Anforderungssignal an das zentrale Steuergerät übermitteln zu können. Insbesondere aktiviert das erste Steuergerät den ersten Datenbus abhängig von dem Ausführungsbefehl.
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Das Aktivieren eines Datenbusses entspricht hier und im Folgenden insbesondere dem Überführen des jeweiligen Datenbusses von einem Ruhezustand in einen Wachzustand und das Halten des aktivierten Datenbusses in dem Wachzustand. Dabei kann der Ruhezustand beispielsweise einem Zustand reduzierter Leistungsaufnahme gegenüber dem Wachzustand entsprechen. Der Wachzustand kann einem Zustand entsprechen, in dem der jeweilige Datenbus beziehungsweise die damit angeschlossenen Steuergeräte voll leistungsfähig sind.
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Dass ein Steuergerät an einen Datenbus angeschlossen ist, kann bedeuten, dass das Steuergerät direkt oder indirekt an den Datenbus angeschlossen ist.
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Dass das Steuergerät direkt an den Datenbus angeschlossen ist, kann derart verstanden werden, dass das Steuergerät direkt Informationen an den Datenbus übertragen kann oder mittels des Datenbusses übertragen kann, ohne dass dazu ein weiteres Steuergerät oder ein Gateway erforderlich ist. Dass das Steuergerät indirekt an den Datenbus angeschlossen ist, kann derart verstanden werden, dass das Steuergerät an einen anderen Datenbus direkt angeschlossen ist, ein weiteres Steuergerät oder ein Gateway-Steuergerät sowohl an den Datenbus als auch an den anderen Datenbus direkt angeschlossen ist. Das Steuergerät kann also über das weitere Steuergerät und den anderen Datenbus Informationen an oder mittels des Datenbusses übertragen.
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Das Aktivieren eines Datenbusses beinhaltet insbesondere das Aktivieren aller Steuergeräte, die direkt an den Datenbus angeschlossen sind.
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Neben dem zweiten Datenbus können auch andere weitere Datenbusse des wenigstens einen weiteren Datenbusses abhängig von dem Anforderungssignal aktiviert werden.
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Das Anfordern der zweiten Funktion kann insbesondere als Anforderung verstanden werden, dass die zweite Funktion ausgeführt werden soll.
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Das Anforderungssignal beinhaltet daher die Information betreffend die Tatsache, dass die zweite Funktion ausgeführt werden soll und insbesondere nicht, durch welches Steuergerät die zweite Funktion ausgeführt werden soll.
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Mit anderen Worten fordert das erste Steuergerät die zweite Funktion an, indem das Anforderungssignal gesendet wird und nicht das zweite Steuergerät. Insbesondere enthält das Anforderungssignal keine Informationen betreffend ein bestimmtes Steuergerät, sondern nur Informationen betreffend die zweite Funktion oder gegebenenfalls weitere Funktionen.
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Das zentrale Steuergerät kann den zweiten Datenbus beispielsweise abhängig von dem Anforderungssignal aktivieren, indem das zentrale Steuergerät basierend auf dem Anforderungssignal die zweite Funktion identifiziert und den zweiten Datenbus aktiviert, falls dies für die Ausführung der zweiten Funktion erforderlich ist.
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Eine Funktion kann hier und im Folgenden als Abfolge eines oder mehrerer vordefinierter Prozesse oder Schritte, insbesondere Rechenschritte oder Berechnungsschritte, verstanden werden, die anhand des jeweiligen Steuergeräts ausgeführt werden.
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Durch die Aktivierung des zweiten Datenbusses abhängig von dem Anforderungssignal ist es nicht erforderlich, Datenbusse oder Steuergeräte zu aktivieren, die zur Ausführung der zweiten Funktion beziehungsweise sonstiger erforderlicher Funktionen nicht notwendig sind. Dies führt zu einer verbesserten Energieeffizienz.
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Da das erste Steuergerät lediglich die zweite Funktion anfordert und nicht das zweite Steuergerät, muss das erste Steuergerät keine Information diesbezüglich speichern, muss also nicht „wissen“, welches Steuergerät für die zweite Funktion erforderlich ist.
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Wird also die zweite Funktion innerhalb des Steuerungssystems an einem anderen Ort oder Datenbus verortet oder wird eine Funktion hinzugefügt, so muss eine Software des ersten Steuergeräts nicht angepasst werden, um die geänderte Systemarchitektur zu berücksichtigen.
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Zudem kann auch für unterschiedliche Ausgestaltungen und Funktionsverteilungen in dem Steuerungssystem dieselbe Software für das erste Steuergerät verwendet werden. Dadurch wird die Flexibilität des Steuerungssystems erhöht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erzeugt das zweite Steuergerät durch das Ausführen der zweiten Funktion ein Ergebnis der zweiten Funktion und übermittelt das Ergebnis wenigstens teilweise über den zweiten Datenbus und den ersten Datenbus an das erste Steuergerät. Das erste Steuergerät führt die erste Funktion basierend auf dem übermittelten Teil des Ergebnisses aus.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der erste Datenbus und alle weiteren Datenbusse des wenigstens einen weiteren Datenbusses, insbesondere sind alle Datenbusse des Steuerungssystems, vor der Übermittlung des Anforderungssignals von dem ersten Steuergerät an das zentrale Steuergerät deaktiviert, befinden sich also im Ruhezustand. Dies kann beispielsweise einem Ruhezustand des Kraftfahrzeugs entsprechen.
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Der Ruhezustand des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise einer Situation entsprechen, in der ein Generator zur Energieversorgung einer Kraftfahrzeugbatterie des Kraftfahrzeugs deaktiviert ist, wobei das erste und das zweite Steuergerät, insbesondere alle Steuergeräte des Steuerungssystems, über die Kraftfahrzeugbatterie mit Energie versorgt werden.
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Das erste Steuergerät kann beispielsweise durch den Ausführungsbefehl zur Ausführung der ersten Funktion geweckt werden oder durch ein Wecksignal, welches eine Weckvorrichtung abhängig von dem Ausführungsbefehl erzeugt und an das erste Steuergerät überträgt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist oder wird auf einem Speicherelement, insbesondere einem Speicherelement des Steuerungssystems oder des zentralen Steuergeräts, eine Zuordnungsvorschrift gespeichert. Gemäß der Zuordnungsvorschrift ist oder wird jeder Funktion eine Vielzahl von Funktionen, wobei die Vielzahl von Funktionen die zweite Funktion enthält und insbesondere die erste Funktion, einer oder mehrerer weiterer Datenbusse des wenigstens einen weiteren Datenbusses zugeordnet. Der zweite Datenbus wird durch das zentrale Steuergerät abhängig von der Zuordnungsvorschrift aktiviert.
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Dass ein weiterer Datenbus einer Funktion zugeordnet ist, kann insbesondere derart verstanden werden, dass zur Durchführung dieser Funktion wenigstens ein weiteres Steuergerät erforderlich ist, das an diesen weiteren Datenbus direkt oder indirekt angeschlossen ist.
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Mit anderen Worten speichert die Zuordnungsvorschrift für jeden des wenigstens einen weiteren Datenbusses die Information, welche Funktionen der Vielzahl von Funktionen über den jeweiligen weiteren Datenbus ausgeführt werden können, also durch eines oder mehrere Steuergeräte ausgeführt werden können, die direkt oder indirekt an dem jeweiligen weiteren Datenbus angeschlossen sind.
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Durch das datenbusweise Speichern der jeweiligen Funktionen ist es nicht erforderlich, dass die genaue Datenbusarchitektur oder die genaue Funktionszuordnung einzelner Steuergeräte vorgehalten wird. Dies erhöht die Flexibilität des Steuerungssystems bei entsprechenden Veränderungen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels des wenigstens einen weiteren Steuergeräts, insbesondere mittels jedem des wenigstens einen weiteren Steuergeräts, jeweils ein zugehöriges Informationssignal an das zentrale Steuergerät übermittelt. Jedes der Informationssignale enthält dabei eine Information betreffend eine Zuordnung des jeweiligen zugehörigen weiteren Steuergeräts zu einer vorgegebenen Untermenge der Vielzahl von Funktionen. Die Zuordnungsvorschrift wird basierend auf den Informationen der, insbesondere aller, Informationssignale erstellt und/oder aktualisiert.
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Das Informationssignal beziehungsweise die zugehörige Information zeigt insbesondere an, welche Untermenge von Funktionen der Vielzahl von Funktionen das jeweilige weitere Steuergerät ausführen kann.
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Das Erstellen der Zuordnungsvorschrift kann insbesondere derart verstanden werden, dass das zentrale Steuergerät bestimmt, welcher Datenbus des wenigstens einen weiteren Datenbusses aktiviert werden muss, um die jeweilige Funktion ausführen zu können. Die entsprechende Zuordnung von Funktion zu weiterem Datenbus wird dann auf dem Speicherelement gespeichert, beispielsweise in Form einer Umsetzungstabelle.
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In jedem der weiteren Steuergeräte ist insbesondere ohnehin die Information enthalten, welche Funktion das entsprechende weitere Steuergerät ausführen kann. Daher ist weder ein zusätzliches Abspeichern dieser Information erforderlich, noch ist es erforderlich, eine konkrete Zuordnung einzelner Steuergeräte anderswo zu speichern.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Zuordnungsvorschrift basierend auf der Information durch das zentrale Steuergerät erstellt und/oder aktualisiert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Informationssignale, insbesondere durch das wenigstens eine weitere Steuergerät, zyklisch an das zentrale Steuergerät übermittelt und die Zuordnungsvorschrift wird, insbesondere durch das zentrale Steuergerät, zyklisch aktualisiert.
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Dass die Informationssignale zyklisch übermittelt werden, kann insbesondere derart verstanden werden, dass die Informationssignale regelmäßig aktualisiert erzeugt und übermittelt werden. Dass die Zuordnungsvorschrift zyklisch aktualisiert wird, kann insbesondere derart verstanden werden, dass basierend auf jedem zyklisch übermittelten Informationssignal die Zuordnungsvorschrift entsprechend aktualisiert wird, falls erforderlich.
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Dadurch wird erreicht, dass das zentrale Steuergerät stets die aktuelle Zuordnung der weiteren Datenbusse zu den einzelnen Funktionen speichert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der zweite Datenbus durch das zentrale Steuergerät aktiviert, insbesondere nur dann oder genau dann aktiviert, wenn der zweite Datenbus gemäß der Zuordnungsvorschrift der zweiten Funktion zugeordnet ist, insbesondere, wenn durch das zentrale Steuergerät festgestellt wird, dass der zweite Datenbus gemäß der Zuordnungsvorschrift der zweiten Funktion zugeordnet ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der wenigstens eine weitere Datenbus zumindest zwei weitere Datenbusse auf, welche den zweiten Datenbus beinhalten.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden mittels des zentralen Steuergeräts alle diejenigen weiteren Datenbusse des wenigstens einen weiteren Datenbusses, welche gemäß der Zuordnungsvorschrift der zweiten Funktion zugeordnet sind, also insbesondere der zweite Datenbus, abhängig von dem Anforderungssignal aktiviert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird für jeden mittels des zentralen Steuergeräts aktivierten weiteren Datenbus durch ein an dem jeweiligen weiteren Datenbus angeschlossenes weiteres Steuergerät des wenigstens einen weiteren Steuergeräts eine weitere Funktion der Vielzahl von Funktionen ausgeführt.
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Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Steuerungssystem für ein Kraftfahrzeug angegeben. Das Steuerungssystem weist einen Datenbus auf sowie ein erstes Steuergerät, das an den Datenbus angeschlossen ist. Das Steuerungssystem weist wenigstens einen weiteren Datenbus und wenigstens ein weiteres Steuergerät auf. Das wenigstens eine weitere Steuergerät ist an den wenigstens einen weiteren Datenbus angeschlossen. Das Steuerungssystem weist ein zentrales Steuergerät auf, das an den Datenbus und den wenigstens einen weiteren Datenbus, insbesondere an jeden weiteren Datenbus des wenigstens einen weiteren Datenbusses, angeschlossen ist. Das erste Steuergerät ist dazu eingerichtet, ein Anforderungssignal an das zentrale Steuergerät zu übermitteln, um abhängig von einer auszuführenden ersten Funktion eine zweite Funktion anzufordern. Das zentrale Steuergerät ist dazu eingerichtet, einen zweiten Datenbus des wenigstens einen weiteren Datenbusses abhängig von dem Anforderungssignal zu aktivieren. Ein an dem zweiten Datenbus angeschlossenes zweites Steuergerät des wenigstens einen weiteren Steuergeräts ist dazu eingerichtet, die zweite Funktion auszuführen, und das erste Steuergerät ist dazu eingerichtet, die erste Funktion auszuführen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Steuerungssystems weist das Steuerungssystem ein weiteres zentrales Steuergerät auf, das an einen dritten Datenbus des wenigstens einen weiteren Datenbusses angeschlossen ist. Das zentrale Steuergerät ist dazu eingerichtet, den dritten Datenbus abhängig von dem Anforderungssignal zu aktivieren.
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Dadurch können auch komplexere Datenbusarchitekturen eingesetzt werden.
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Insbesondere kann der dritte Datenbus auch identisch zu dem zweiten Datenbus sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Steuerungssystem einen vierten Datenbus auf, wobei das weitere zentrale Steuergerät an den vierten Datenbus angeschlossen ist. Das Steuerungssystem weist ein drittes Steuergerät auf, das an dem vierten Datenbus angeschlossen ist und insbesondere nicht an den ersten Datenbus und nicht an den wenigstens einen weiteren Datenbus angeschlossen ist. Das weitere zentrale Steuergerät ist dazu eingerichtet, den vierten Datenbus abhängig von dem Anforderungssignal zu aktivieren, und das dritte Steuergerät ist dazu eingerichtet, eine dritte Funktion auszuführen, die durch das Anforderungssignal, insbesondere zusätzlich zu der zweiten Funktion, angefordert wird oder wurde.
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Weitere Ausführungsformen des Steuerungssystems nach dem verbesserten Konzept folgen direkt aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen des Verfahrens nach dem verbesserten Konzept und umgekehrt. Insbesondere kann ein Steuerungssystem nach dem verbesserten Konzept dazu eingerichtet oder programmiert sein, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen, oder das Steuerungssystem nach dem verbesserten führt ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durch.
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Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Computerprogramm mit Befehlen angegeben. Bei Ausführung des Computerprogramms durch ein Steuerungssystem nach dem verbesserten Konzept veranlassen die Befehle das Steuerungssystem dazu, ein Verfahren nach dem verbesserten Konzept durchzuführen.
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Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein computerlesbares Speichermedium angegeben, auf dem ein Computerprogramm nach dem verbesserten Konzept gespeichert ist.
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Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Kraftfahrzeug angegeben, welches ein Steuerungssystem nach dem verbesserten Konzept beinhaltet.
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Hierzu zeigen:
- 1 eine Blockdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Steuerungssystems nach dem verbesserten Konzept;
- 2 eine Blockdarstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Steuerungssystems nach dem verbesserten Konzept; und
- 3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs nach dem verbesserten Konzept.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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In 1 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Steuerungssystems SY gemäß dem verbesserten Konzept gezeigt.
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Das Steuerungssystem SY weist ein zentrales Steuergerät SZ1 auf, das auch als Gateway oder Gateway-Steuergerät bezeichnet werden kann, sowie einen ersten Datenbus B11 und einen zweiten Datenbus B12, wobei das zentrale Steuergerät SZ1 an beide Datenbusse B11, B12 angeschlossen ist.
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Des Weiteren weist das Steuerungssystem SY ein Steuergerät S111 auf, das an den ersten Datenbus B11 angeschlossen ist und ein Steuergerät S121, das an den zweiten Datenbus B12 angeschlossen ist.
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Optional weist das Steuerungssystem SY eines oder mehrere weitere Steuergeräte auf, die an jeweils einen der Datenbusse B11, B12 angeschlossen sind. In 1 ist beispielhaft ein Steuergerät S112 gezeigt, das an den ersten Datenbus B11 angeschlossen ist sowie ein Steuergerät S122, das an den zweiten Datenbus B12 angeschlossen ist.
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Ebenfalls optional weist das Steuerungssystem SY einen weiteren zweiten Datenbus B13 auf, an den das zentrale Steuergerät SZ1 ebenfalls angeschlossen ist. In solchen Ausführungen weist das Steuerungssystem SY auch ein Steuergerät S131 auf, das an den weiteren zweiten Datenbus B13 angeschlossen ist sowie optional eines oder mehrere weitere Steuergeräte, die an den weiteren zweiten Datenbus B13 angeschlossen sind, von denen beispielsweise ein Steuergerät S132 in 1 dargestellt ist.
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Zudem weist das Steuerungssystem SY ein Speicherelement M1 auf, wobei das zentrale Steuergerät SZ1 schreibend und lesend auf das Speicherelement M1 zugreifen kann und das Speicherelement M1 beispielsweise beinhaltet.
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Im Ausgangszustand befindet sich das Steuerungssystem SY beispielsweise in einem Ruhezustand. Das heißt, alle Steuergeräte SZ1, S111, S112, S121, S122, S131, S132 sowie alle Datenbusse B11, B12, B13 des Steuerungssystems SY befinden sich jeweils im Ruhezustand.
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Der Ruhezustand des Steuerungssystems SY kann beispielsweise einem Ruhezustand des Kraftfahrzeugs K (siehe 3) entsprechen, welches das Steuerungssystem SY beinhaltet oder dem das Steuerungssystem SY zugeordnet ist.
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Im Ruhezustand des Kraftfahrzeugs K kann beispielsweise ein Generator zum Laden einer Kraftfahrzeugbatterie des Kraftfahrzeugs K deaktiviert sein, beispielsweise wenn ein Zündsystem oder eine Zündung des Kraftfahrzeugs K deaktiviert ist. Eine Energieversorgung der Datenbusse B11, B12, B13 sowie der Steuergeräte SZ1, S111, S112, S121, S122, S131, S132 erfolgt beispielsweise über die Kraftfahrzeugbatterie, die im Ruhezustand des Kraftfahrzeugs K nicht über den Generator nachgeladen werden kann.
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Das Steuerungssystem SY kann durch seine Steuergeräte S111, S112, S121, S122, S131, S132 eine Vielzahl verschiedener Funktionen ausführen, zu denen beispielsweise Lichtfunktionen, Fahrgestellfunktionen, Verriegelungs- oder Entriegelungsfunktionen, eine Funktion zum Einlegen oder Lösen einer Parkbremse des Kraftfahrzeugs K, Funktionen betreffend eine Display-Anzeige des Kraftfahrzeugs K oder Fernsteuerungs- beziehungsweise Remote-Funktionen des Kraftfahrzeugs K gehören können.
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Dabei kann jedes der Steuergeräte S111, S112, S121, S122, S131, S132 zur Ausführung einer oder mehrerer Funktionen erforderlich sein. Insbesondere können manche der Funktionen voneinander abhängig sein, so dass zum Ausführen einer Funktion auch das Ausführen einer weiteren Funktion erforderlich ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn eine auszuführende Funktion, beispielsweise eine Lichtfunktion, ein Ergebnis einer weiteren Funktion, beispielsweise einer Fahrgestellfunktion, benötigt, um ordnungsgemäß oder korrekt ausgeführt werden zu können.
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Im folgenden nicht beschränkenden Beispiel wird angenommen, dass das Steuergerät S111 zur Ausführung einer ersten Funktion F1 angesteuert wird, beispielsweise über das zentrale Steuergerät SZ1, ein sonstiges Steuergerät oder eine sonstige Recheneinheit des Kraftfahrzeugs K.
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Die erste Funktion F1 erfordert es beispielsweise, dass eine andere Funktion, beispielsweise eine Fahrgestellfunktion, ausgeführt wird, da die erste Funktion F1 beispielsweise mittels des Steuergeräts S111 basierend auf einem Ergebnis oder Teilergebnis der anderen Funktion ausgeführt wird,. Die weitere Funktion wird jedoch nicht von dem Steuergerät S111, sondern von einem weiteren Steuergerät ausgeführt.
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Alle Steuergeräte S111, S112, S121, S122, S131, S132 übermitteln beispielsweise zyklisch entsprechende Informationssignale an das zentrale Steuergerät SZ1. Jedes Informationssignal enthält dabei die Information, welche Funktionen das jeweilige Steuergerät S111, S112, S121, S122, S131, S132 ausführen kann beziehungsweise welche Funktion oder Funktionen dem jeweiligen Steuergerät S111, S112, S121, S122, S131, S132 zugeordnet sind.
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Das zentrale Steuergerät SZ1 speichert basierend auf diesen Informationen eine Zuordnungsvorschrift auf dem Speicherelement M1, wobei die Zuordnungsvorschrift jedem der Datenbusse B11, B12, B13 alle Funktionen zuordnet, die eines derjenigen Steuergeräte S111, S112, S121, S122, S131, S132 ausführen kann, das an den jeweiligen Datenbus B11, B12, B13 angeschlossen ist.
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In einem nicht beschränkenden Beispiel kann die Vielzahl von Funktionen beispielsweise sechs Funktionen F1, F2, F3, F4, F5, F6 aufweisen. Das erste Steuergerät
S111 kann beispielsweise der ersten Funktion F1 zugeordnet sein, das Steuergerät
S112 der zweiten Funktion F2, das Steuergerät
S121 der dritten Funktion F3, das Steuergerät
S122 der vierten Funktion F4 sowie der fünften Funktion F5, das Steuergerät
S131 der dritten Funktion F3 und der sechsten Funktion F6 und das Steuergerät
S132 der sechsten Funktion F6. Gemäß der Zuordnungsvorschrift ist also in diesem Beispiel der erste Datenbus
B11 den Funktionen F1 und F2 zugeordnet, der zweite Datenbus
B12 ist den Funktionen F3, F4 und F5 zugeordnet, und der weitere zweite Datenbus
B13 ist den Funktionen F3 und F6 zugeordnet, wie folgende Tabelle veranschaulicht:
| Funktion Datenbus | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 |
| B11 | × | × | | | | |
| B12 | | | × | × | × | |
| B13 | | | × | | | × |
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Wird die Steuereinheit S111 nun zum Durchführen der ersten Funktion F1 angesteuert, so bestimmt das Steuergerät S111 beispielsweise, dass dafür außerdem die fünfte Funktion F5 erforderlich ist. Dementsprechend aktiviert das Steuergerät S111 den ersten Datenbus B11 und erzeugt ein Anforderungssignal A und überträgt dieses an die zentrale Steuereinheit SZ1. Basierend auf dem Anforderungssignal A identifiziert das zentrale Steuergerät SZ1 die angeforderte fünfte Funktion F5 und aktiviert dementsprechend alle diejenigen Datenbusse, an welche sie angeschlossen ist und die gemäß der Zuordnungsvorschrift der fünften Funktion F5 zugeordnet sind. Im folgenden Beispiel ist dies der zweite Datenbus B12.
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Das Steuergerät S122 führt daraufhin beispielsweise die fünfte Funktion F5 aus und kommuniziert über den aktivierten zweiten Datenbus B12 und den aktivierten ersten Datenbus B11 sowie über das zentrale Steuergerät SZ1 mit dem Steuergerät S111, beispielsweise, um ein Ergebnis der fünften Funktion F5 an das Steuergerät S111 zu übertragen.
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Die Steuereinheit S111 kann dann die erste Funktion F1 basierend oder abhängig von dem Ergebnis der fünften Funktion F5 ausführen oder weiterführen.
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Vorteilhafterweise wurde in diesem Beispiel etwa der weitere zweite Datenbus B13 nicht aktiviert, da dieser nicht zur Ausführung der fünften Funktion F5 und auch nicht zur Ausführung der ersten Funktion F1 erforderlich ist. Mit anderen Worten wurden alle erforderlichen Datenbusse aktiviert und nur die erforderlichen Datenbusse.
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Gemäß dem beschriebenen Verfahren ist es für das Steuerungssystem SY auch nicht erforderlich, dass eine der Steuereinheiten SZ1, S111, S112, S121, S122, S131, S132 die Zuordnung der verschiedenen Steuergeräte S111, S112, S121, S122, S131, S132 zu den verschiedenen Funktionen F1 bis F6 kennt oder speichert. Insbesondere ist es lediglich erforderlich, dass jedes der Steuergeräte S111 , S112, S121, S122, S131, S132 die Information zur Verfügung hat, welchen Funktionen der Vielzahl von Funktionen F1 bis F6 das jeweilige Steuergerät selbst jeweils zugeordnet ist, um so das jeweilige Informationssignal an das zentrale Steuergerät SZ1 übertragen zu können.
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Zudem muss für jedes Steuergerät S111, S112, S121, S122, S131, S132 bekannt sein, welche weiteren Funktionen F1 bis F6 erforderlich sind, um die jeweiligen zugeordneten Funktionen ausführen zu können.
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Indem die Informationssignale zyklisch aktualisiert und an das zentrale Steuergerät SZ1 übermittelt werden, werden Änderungen der Funktionszuordnung zu den einzelnen Steuergeräten S111, S112, S121, S122, S131, S132 oder das Hinzufügen weiterer Funktionen beziehungsweise das Entfernen einzelner Funktionen in einem selbstlernenden Vorgang berücksichtigt, indem das zentrale Steuergerät SZ1 die Zuordnungsvorschrift zyklisch aktualisiert, insbesondere basierend auf den zyklisch erhaltenen Informationssignalen.
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In 2 ist ein Blockdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Steuerungssystems SY nach dem verbesserten Konzept gezeigt. Das Steuerungssystem SY basiert auf dem Steuerungssystem SY der 1.
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Zusätzlich enthält das Steuerungssystem SY ein weiteres zentrales Steuergerät SZ2, das auch als weiteres Gateway oder weiteres Gateway-Steuergerät bezeichnet werden kann, und einen dritten Datenbus B3, wobei beide zentralen Steuergeräte SZ1, SZ2 an den dritten Datenbus B3 angeschlossen sind.
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Zudem enthält das Steuerungssystem SY einen vierten Datenbus B21, an den das zentrale Steuergerät SZ2 angeschlossen ist. Außerdem enthält das Steuerungssystem SY ein Steuergerät S211, das an den vierten Datenbus B21 angeschlossen ist sowie optional ein Steuergerät S212, das ebenfalls an den Datenbus vierten B21 angeschlossen ist.
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Optional enthält das Steuerungssystem SY einen weiteren vierten Datenbus B22, an welchen das zentrale Steuergerät SZ2 sowie ein weiteres Steuergerät S221 angeschlossen sind. Optional enthält das Steuerungssystem SY ein Steuergerät S222, das an den weiteren vierten Datenbus B22 angeschlossen ist.
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Wie oben bezüglich des zentralen Steuergeräts SZ1 und der Datenbusse B11, B12, B13 sowie der entsprechenden Steuergeräte S111, S112, S121, S122, S131, S132 beschrieben, erzeugen auch die Steuergeräte S211, S212, S221, S222 jeweilige zyklische Informationssignale und übertragen diese an das zentrale Steuergerät SZ2. Dieses erzeugt und aktualisiert auf einem weiteren Speicherelement M2 eine entsprechende Zuordnungsvorschrift der Datenbusse B21, B22 zu den entsprechenden Funktionen, wie oben beschrieben.
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In dem beschriebenen, nicht beschränkenden Beispiel kann das Steuergerät S211 beispielsweise einer siebten Funktion F7 und einer achten Funktion F8 zugeordnet sein, das Steuergerät S212 kann der achten Funktion F8 zugeordnet sein, das Steuergerät S221 kann einer neunten Funktion F9 zugeordnet sein, und das Steuergerät S222 kann einer zehnten Funktion F10 zugeordnet sein.
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Dementsprechend ordnet die Zuordnungsvorschrift des zentralen Steuergeräts SZ2 dem Datenbus B21 die Funktionen F7 und F8 zu und dem Datenbus B22 die Funktionen F9 und F10.
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In analoger Weise erzeugen beispielsweise auch die zentralen Steuergeräte SZ1, SZ2 jeweilige Informationssignale und übertragen sie an das jeweils andere zentrale Steuergerät SZ2, SZ1. Diese Informationssignale enthalten ebenfalls die Information, welche Funktionen F1 bis F10 den jeweiligen an die zentralen Steuergeräte SZ1, SZ2 angeschlossenen Datenbusse zugeordnet sind.
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Das zentrale Steuergerät SZ1 ist dabei beispielsweise den Funktionen F1 bis F6 zugeordnet, und das zentrale Steuergerät SZ2 ist den Funktionen F7 bis F10 zugeordnet.
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Entsprechend ordnet die Zuordnungsvorschrift des zentralen Steuergeräts
SZ1 dem ersten Datenbus
B11 die Funktionen F1 und
F2 zu, dem zweiten Datenbus
B12 die Funktionen F3, F4 und F5, dem weiteren zweiten Datenbus
B13 die Funktionen F3 und F6 und dem dritten Datenbus
B3 die Funktionen F7, F8, F9 sowie F10, wie in der folgenden Tabelle dargestellt:
| Funktion Datenbus | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | F7 | F8 | F9 | F10 |
| B11 | × | × | | | | | | | | |
| B12 | | | × | × | × | | | | | |
| B13 | | | × | | | × | | | | |
| B3 | | | | | | | × | × | × | × |
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Die Zuordnungsvorschrift des zentralen Steuergeräts
SZ2 ordnet beispielsweise dem vierten Datenbus
B21 die Funktionen F7 und F8 zu, dem weiteren vierten Datenbus
B22 die Funktionen F9 und F10 und dem dritten Datenbus
B3 die Funktionen F1 bis F6, wie in der folgenden Tabelle dargestellt:
| Funktion Datenbus | F1 | F2 | F3 | F4 | F5 | F6 | F7 | F8 | F9 | F10 |
| B21 | | | | | | | × | × | | |
| B22 | | | | | | | | | × | × |
| B3 | × | × | × | × | × | × | | | | |
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Beispielsweise kann die Steuereinheit S111 nun zum Ausführen der ersten Funktion F1 angesteuert werden und bestimmen, dass dazu die fünfte Funktion F5 sowie die zehnte Funktion F10 erforderlich sind. Das Steuergerät S111 aktiviert dementsprechend den ersten Datenbus B11 und überträgt ein entsprechendes Anforderungssignal A an das zentrale Steuergerät SZ1, welches das Anforderungssignal A auch an das zentrale Steuergerät SZ2 weiterleitet.
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Basierend auf dem Anforderungssignal A aktiviert nun das zentrale Steuergerät SZ1 den zweiten Datenbus B12, so dass das Steuergerät S122 die Funktion F5 ausführen kann, und das zentrale Steuergerät SZ2 aktiviert den weiteren vierten Datenbus B22, so dass das Steuergerät S222 die zehnte Funktion F10 ausführen kann.
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In 3 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs K nach dem verbesserten Konzept gezeigt. Das Kraftfahrzeug K weist ein Steuerungssystem SY auf gemäß dem verbesserten Konzept, beispielsweise wie bezüglich 1 und 2 beschrieben.
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Nach dem verbesserten Konzept wird eine besonders energieeffiziente Funktionsausführung in Kraftfahrzeugen ermöglicht, die zudem Software-Anpassungen der einzelnen Steuergeräte bei Veränderung der Funktionszuordnung vermeiden kann.
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Jedes Steuergerät meldet beispielsweise zyklisch, welche Funktionen es beinhaltet beziehungsweise bereitstellen kann. Diese Zuordnung wird in jedem zentralen Steuergerät oder Gateway-Steuergerät persistent pro Bus gespeichert. Ein funktionsausführendes Steuergerät weckt generisch seine benötigten Partnerfunktionen und insbesondere nicht explizit andere Steuergeräte oder Busse. Die zentralen Steuergeräte werten diese Funktionsanforderungen anhand ihrer gelernten Zuordnungstabellen aus und wecken dann die notwendigen Busse und damit Steuergeräte.
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Wird in einem Fahrzeug eine Funktion, beispielsweise eine Online-Verbindung, eine Lichtsteuerung oder eine Parkbremse, innerhalb eines Steuerungssystems verschoben oder variantenabhängig unterschiedlich verortet, so sind nach dem verbesserten Konzept alle Partnersteuergeräte davon unbetroffen.
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Die einzelnen Steuergeräte fordern insbesondere nicht ihre Partnersteuergeräte oder physikalisch erforderlichen Busse an, sondern direkt die erforderlichen Funktionen und damit die erforderlichen Daten. Das Wecken der notwendigen Datenbusse und Steuergeräte erfolgt generisch über die zentralen Steuergeräte, welche die Schnittstellen zwischen den einzelnen Bussystemen bilden.
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Die zentralen Steuergeräte können sich mit dem generischen Lernmechanismus an jede Fahrzeugarchitektur anlernen und sind damit auch unabhängig von der konkreten Fahrzeugarchitektur.
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Beispielsweise können während der Fahrzeugentwicklung alle Funktionen im Fahrzeug in eine begrenzte Anzahl von Funktionsclustern geclustert werden.
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Diese Clusterung wird allen Steuergeräten zur Verfügung gestellt. Damit kann jedes Steuergerät für jede Funktion entscheiden, welche Funktionscluster für die aktuelle Funktionsausführung benötigt werden.
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Jedes Steuergerät kann das verbesserte Konzept mit zwei Signalen unterstützen. Zum einen kann jedes Steuergerät seine Funktionszugehörigkeit melden, indem es zyklisch an das nächste zentrale Steuergerät meldet, zu welchen Funktionen es selbst geclustert wurde. Dabei ist eine Zugehörigkeit zu mehr als einem Funktionscluster möglich. Zum zweiten kann jedes Steuergerät bei einer Funktionsausführung im Ruhezustand, also beispielsweise bei ausgeschalteter Zündung, die notwendigen Funktionen gemäß der Clusterung anfordern, solange sie für die Funktionsausführung benötigt werden.
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Jedes zentrale Steuergerät kann die Botschaften der Funktionszugehörigkeiten auf allen Bussen einlesen und pro Bus persistent speichern. Beim Empfang einer Anforderung kann jedes zentrale Steuergerät dann die Datenbusse gemäß der abgespeicherten Funktionszugehörigkeitstabelle wecken und wachhalten.
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Das verbesserte Konzept kann sowohl in Fahrzeugarchitekturen mit einem zentralen Steuergerät eingesetzt werden als auch in Fahrzeugarchitekturen mit mehreren zentralen Steuergeräten. In letzterem Fall kann beispielsweise ein Austauschprotokoll zwischen den zentralen Steuergeräten eingesetzt werden, um die jeweiligen Clusterzuordnungstabellen auszutauschen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012014724 B3 [0004]
- DE 102012207858 A1 [0006]
