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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steuergeräteverbund, ein Fortbewegungsmittel sowie ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Steuergeräten eines Fortbewegungsmittels. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Behebung von Kommunikationsproblemen zwischen Steuergeräten innerhalb eines Fortbewegungsmittels
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Das Thema „Energieeffizienz“ wird in Zukunft bei der Entwicklung von Fortbewegungsmitteln eine immer wichtigere Rolle spielen. Bereits heute sind in einem Fortbewegungsmittel viele verschiedene Steuergeräte für unterschiedlichste Funktionen verbaut, welche oftmals gemeinsam mit elektrischer Energie versorgt werden und gemeinsam in einem aktiven Kommunikationsstatus geführt sind. Dieser Umstand führt zu einem erhöhten Energieverbrauch, was wiederum reduzierte Reichweiten, größere Starterbatterie-Kapazitäten und damit Kosten bedingt. Im Stand der Technik wurden Klemmendefinitionen für die Elektrifizierung des Bordnetzes vor vielen Jahren, z.B. in der DIN 72552, definiert. Die bus- oder netzwerkgesteuerte Stromversorgung einzelner Fahrzeugkomponenten (insbesondere Steuergeräte) ermöglicht ein erweitertes Ein- oder Ausschalten elektrischer Verbraucher im Fortbewegungsmittel durch die Verwendung sog. „eFuses“ oder „Relais“, welche hinter ihnen gelegene elektrische Komponenten von der Energieversorgung und/oder von Kommunikationskanälen entkoppeln können.
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Die Vielzahl an Steuergeräten und ansteuerbarer Schalter bedingt eine gewisse Unübersichtlichkeit der Bordnetzarchitektur. Infolgedessen werden bei der Fahrzeugentwicklung häufig Kommunikationsprobleme identifiziert, welche auf falsch angesteuerte Schalter und Steuergeräte zurückzuführen sind. Funktionsverantwortliche und Komponentenentwickler sind nicht immer die gleiche Person, woraus ein gewisses Unwissen seitens der jeweiligen Steuergeräte-Entwickler dahingehend bedingt ist, welche Funktionen auf ihren Steuergeräten verortet sind. Zudem erschweren fortlaufende Implementierungen und Änderungen von Verortungen einzelner Funktionen auf verschiedenen Steuergeräten im Fahrzeug im Laufe des Entwicklungsprozesses von Fahrzeugen die Fehlersuche.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zu lindern oder zu lösen.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Kommunikation zwischen Steuergeräten für ein Fortbewegungsmittel gelöst. Die Steuergeräte werden auch als „Electronic Control Units“ (ECUs) bezeichnet. Das Fortbewegungsmittel kann als PKW, Transporter, LKW, Motorrad, Luft- und/oder Wasserfahrzeug ausgestaltet sein. Das Verfahren kann auch als Methode zur Handhabung eines Bussystems oder Netzwerks oder zur Fehlerbehebung bei der Kommunikation zwischen Steuergeräten bezeichnet werden. Es kann beispielsweise im Stillstand (im Werkstattbetrieb oder im Parkzustand) oder auch während der Fahrt (im Kundenbetrieb/Kundeneinsatz) ausgeführt werden. In einem ersten Schritt wird eine Nachricht durch ein erstes Steuergerät von einem zweiten Steuergerät angefordert. Das erste Steuergerät hat somit Kommunikationsbedarf bzw. die Absicht, Informationen vom zweiten Steuergerät zu erhalten. Die Kommunikation zwischen dem ersten Steuergerät und dem zweiten Steuergerät kann unter Vermittlung eines Bussystems, Netzwerkes oder einer proprietären Leitung (z.B. verdrillte metallische Leiter) erfolgen. In einem nächsten Schritt wird ermittelt, dass das zweite Steuergerät nicht auf die Anforderung reagiert. Mit anderen Worten erhält das erste Steuergerät die angeforderte Nachricht zumindest binnen einer vordefinierten Zeitspanne nicht vom zweiten Steuergerät. Im Ansprechen darauf wird ein dem zweiten Steuergerät zugeordneter Datensatz automatisch angepasst. Mit anderen Worten wird der Datensatz, welcher die Verhaltensweise des zweiten Steuergerätes beeinflussen kann, automatisch angepasst. Hierbei kann ein alternativer Datensatz erstellt oder ein bestehender (bisheriger) Datensatz angepasst werden. Die Anpassung kann durch das erste Steuergerät veranlasst werden. Anschließend wird der angepasste Datensatz auf eine außerhalb des zweiten Steuergerätes befindliche Instanz geschrieben. Dies erfolgt automatisch und noch immer im Ansprechen auf das Ermitteln der Tatsache, dass das zweite Steuergerät nicht auf die Anforderung reagiert hat. Auch die außerhalb des zweiten Steuergerätes befindliche Instanz ist im Bordnetz des Fortbewegungsmittels oder an eine informationstechnisch an das Fortbewegungsmittel angeschlossenen externen Recheneinheit (z.B. ein Backend-Server) informationstechnisch angeschlossen. Auf diese Weise kann die Instanz eine Funktionsänderung erfahren, indem sie in einem letzten Schritt den Datensatz zur Veranlassung einer Reaktion des zweiten Steuergerätes auf die Anforderung anwendet. Mit anderen Worten wird die Instanz durch die Änderung des Datensatzes veranlasst, das zweite Steuergerät informationstechnisch und/oder energetisch in einer geänderten Art und Weise zu betreiben bzw. überhaupt energetisch/informationstechnisch zu betreiben. Durch die automatische Anpassung und das automatische Schreiben des Datensatzes ist das Fortbewegungsmittel sozusagen in der Lage, die Kommunikation zwischen dem ersten Steuergerät und dem zweiten Steuergerät automatisch zu „reparieren“. Mit anderen Worten ist das Fortbewegungsmittel in die Lage versetzt, einen Kommunikationsfehler unter Verwendung des Datensatzes und der Instanz zu beheben. Im Ergebnis kann vermieden werden, dass ein Entwickler und/oder ein externer Laptop, o.ä., verwendet werden muss, um die Instanz mit dem angepassten Datensatz zu versehen, so dass das zweite Steuergerät in die Kommunikation mit dem ersten Steuergerät eingebunden werden kann.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Die Instanz kann beispielsweise eine Schalteinrichtung nach Art eines Relais oder einer eFuse und/oder ein Halbbleiterschalter sein. Mit anderen Worten ist die Instanz imstande, eine (Energie- und/oder Kommunikations-)Leitung zwischen der zweiten Instanz und dem Bordnetz oder Teilen desselben anzuschließen oder zu unterbrechen. Je nach Ausgestaltung kann die Instanz auch als weiteres Steuergerät oder als Backend-Server ausgestaltet sein. Hinsichtlich der Komplexität der Instanz ist eine Abgrenzung gegenüber sonstigen Steuergeräten nicht notwendigerweise erforderlich. Dies ist bereits der Tatsache geschuldet, dass bestimmte Funktionen während der Entwicklung eines Fortbewegungsmittels mitunter migrieren. Wichtig im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jedoch insbesondere, dass die Instanz über eine Leitung oder ein Bussystem oder ein Netzwerk mit dem ersten Steuergerät und/oder dem zweiten Steuergerät verbunden ist, um einerseits die Funktionsänderung mittels des Datensatzes herbeizuführen und andererseits die Kommunikation / elektrische Versorgung des zweiten Steuergerätes wiederherzustellen.
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Der Datensatz kann beispielsweise als Bedatungstabelle ausgeführt sein, wie sie für die Codierung von Steuergeräten verwendet wird. Insbesondere kann in der Bedatungstabelle die Verhaltensweise des zweiten Steuergerätes und/oder der Instanz definiert sein. Dies schließt nicht aus, dass der Datensatz die Verhaltensweise weiterer Steuergeräte und/oder Instanzen des Fortbewegungsmittels definiert. Somit kann sich der Datensatz beispielsweise auf die Verhaltensweise unterschiedlicher Steuergeräte innerhalb ein- und desselben Fortbewegungsmittels oder sogar fortbewegungsmittelübergreifend beziehen. Der Datensatz kann beispielsweise definieren, wie sich die Instanz bezüglich des zweiten Steuergerätes verhält bzw. welche Funktionen die Instanz bezüglich des zweiten Steuergeräts zulässt. Insbesondere kann die Instanz durch den Datensatz veranlasst werden, bestimmte Pins des zweiten Steuergerätes mit einer Peripherie zu verknüpfen oder diese Verbindung zu trennen.
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Die Anforderung, welche das erste Steuergerät an das zweite Steuergerät richtet, kann beispielsweise einen Sensorwert und/oder eine Busnachricht und/oder Netzwerknachricht und/oder eine Statusanfrage betreffen. Je nachdem, welche Funktionen und Informationen das zweite Steuergerät bereithält, kann der Bedarf des ersten Steuergerätes an den Funktionen/Informationen auf Basis einer aktuellen Fahrzeugsituation / Fahrsituation beruhen. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise ein Fehlerspeicher aus dem zweiten Steuergerät ausgelesen werden oder zumindest der diesbezügliche Versuch (z.B. in einer Werkstatt) unternommen werden. In diesem Fall wäre die Rückmeldung etwaiger Fehlerspeichereinträge an das erste Steuergerät durch die Nachricht Gegenstand der Anfrage.
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Der Grund, dass das zweite Steuergerät nicht (wie gewünscht) auf die Anforderung reagiert, kann beispielsweise darin liegen, dass das zweite Steuergerät aktuell nicht mit Energie versorgt und/oder nicht mit einem Kommunikationskanal verknüpft ist. Der Kommunikationskanal kann insbesondere ein Softwarekanal oder ein Slot auf einem digitalen Kommunikationskanal sein. Insbesondere kann eine gelöste Steckverbindung o.ä. nicht softwaretechnisch durch den angepassten Datensatz behoben werden und ist somit nicht als eine erfindungsgemäße Reparaturoption zu verstehen. Eine weitere Möglichkeit, weshalb das zweite Steuergerät nicht auf die Anforderung reagiert, kann eine nicht bestehende Einbindung in eine Kommunikationsnetzgruppe (Domain) sein, so dass das zweite Steuergerät nicht zum Empfang der angefragten Information oder zum Versand der erhaltenen Informationen an das erste Steuergerät berechtigt ist. Auch eine solche Einbindung kann über die angepasste Funktionsweise der Instanz mittels des angepassten Datensatzes erfolgen.
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Entsprechend kann die Instanz durch Anwendung des angepassten Datensatzes eine Bestromung (energetische Versorgung) des zweiten Steuergerätes und/oder eine Erlaubnis eines Datenaustausches des zweiten Steuergerätes mit dem ersten Steuergerät bewirken. Somit ist keine Anwenderinteraktion erforderlich, um die gewünschte Funktionsweise des zweiten Steuergerätes (in Verbindung mit der Instanz) wiederherzustellen.
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Beispielsweise kann das Anfordern und das Schreiben der Nachricht bzw. des angepassten Datensatzes über ein Bussystem oder Netzwerk erfolgen. Nicht abschließende Beispiele für entsprechende Bussysteme oder Netzwerke sind CAN, CAN-XL, MOST, LIN, USB, PCIe, FLEX Ray, Ethernet, etc. Grundsätzlich ist auch eine Drahtloskommunikation zwischen den betreffenden Hardwarekomponenten erstes Steuergerät, Instanz und zweites Steuergerät möglich, wobei in diesem Zusammenhang insbesondere eine kommunikationstechnische Fehlfunktion des zweiten Steuergerätes behoben werden kann, da eine elektrische Verbindung des jeweiligen Empfängers grundsätzliche Voraussetzung ist.
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Grundsätzlich wird also vorgeschlagen, fehlerbehaftete (System-) Funktionen aufgrund fehlender Nachrichten im Bordnetz durch einen (insbesondere selbstlernenden) Algorithmus zu reparieren. Dieser kann selbstclusternde Stromversorgungszustände und/oder Kommunikationsteilnetze erstellen. Im Falle einer nicht erhaltenen Nachricht kann eine „Reparatur-Nachricht“ erstellt werden, welche insbesondere durch das erste Steuergerät verschickt wird. Die Reparatur-Nachricht beinhaltet die Information über die fehlende bzw. nicht eingegangene Nachricht. Beispielsweise kann diese Nachricht anhand einer Identifikation (ID) benannt werden. Anhand der ID kann das erste Steuergerät die Instanz bzw. das zweite Steuergerät ermitteln und mittels des angepassten Datensatzes darauf hinwirken, dass das zweite Steuergerät zukünftig wieder ordnungsgemäß ansprechbar und verwendbar ist.
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Nachfolgend werden ohne Einschränkung der obigen Ausführungen und Gegenstände beispielhafte erfindungsgemäße Szenarien wiedergegeben:
- Es wird das Beispiel eines Kommunikationsteilnetzes „Klimatisierung“ betrachtet. Der Kommunikationsteilnetz-Master ist im zentralen Steuergerät verortet. In diesem Kommunikationsteilnetz Klimatisierung sind die Klima-Geräte sowie die Heizelemente der vorderen Sitzreihe aufgenommen, jedoch die Klimageräte im Fond nicht. Die Klimageräte in der vorderen Sitzreihe und im Fond sind jeweils energetisch versorgt. Die Funktion Klimatisierung erwartet von den Klimageräten in der vorderen Sitzreihe sowie von den Klimageräten im Fond die Bestätigung des Eingangs bestimmter Klimatisierungsnachrichten (Quittierungsnachrichten). Aufgrund des Nichteintrags der Klimageräte im Fond im Kommunikationsteil Klimatisierung bekommt die Funktion Klimatisierung keine Rückmeldung von den Klimageräten im Fond. Dadurch veranlasst sendet der Kommunikationsteilnetz-Master als erstes Steuergerät eine „Reparaturnachricht“ an eine Instanz innerhalb des Bordnetzes des Fortbewegungsmittels. Im Ansprechen auf den Empfang des angepassten Datensatzes fügt die Instanz die Klimageräte im Fond zu dem Kommunikationsteilnetz Klimatisierung hinzu, was die Funktion wiederherstellt und die Vermeidung von Fehlerspeichereinträgen zur Folge hat.
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Als nächstes wird das Beispiel „Stromversorgungscluster Klimatisierung“ betrachtet. Der Stromversorgungscluster-Master als erstes Steuergerät ist im zentralen Steuergerät verortet (z.B. Head-Unit). In diesem Stromversorgungscluster Klimatisierung sind die Klimageräte der vorderen Sitzreihe energetisch versorgt, jedoch die Klimageräte im Fond nicht. Die Funktion „Klimatisierung“ erwartet von den Klimageräten in der vorderen Sitzreihe und im Fond die Bestätigung des Eingangs bestimmter Klimatisierungsnachrichten. Aufgrund des Nichteintrags der Klimageräte im Fond im Kommunikationsteilnetz Klimatisierung bekommt die Funktion Klimatisierung keine Rückmeldung von den Klimageräten im Fond. Dadurch verfasst das erste Steuergerät einen angepassten Datensatz als „Reparaturnachricht“ und sendet diesen an die Instanz, welche beispielsweise ebenfalls im zentralen Steuergerät / erstem Steuergerät verortet sein kann. Die Nachricht kann beispielsweise „fehlende Nachricht der Klimageräte im Fond“ lauten. In der Folge fügt der Algorithmus aufgrund der Anwendung des angepassten Datensatzes die Klimageräte im Fond zu dem Stromversorgungscluster Klimatisierung hinzu, was eine funktionierende Funktion und die Vermeidung von Fehlerspeichereinträgen zur Folge hat.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fortbewegungsmittels mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuergeräteverbundes; und
- 2 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kommunikation zwischen Steuergeräten eines Fortbewegungsmittels.
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1 zeigt einen PKW als Fortbewegungsmittel 10, welcher über einen Steuergeräteverbund umfassend ein Bussystem 7 verfügt. Ein erstes (zentrales) Steuergerät 1 ist hierbei informationstechnisch mit einer ersten Instanz 4 und einer zweiten Instanz 8 verknüpft. Beide stellen eine energetische Versorgung sowie eine kommunikationstechnische Verbindung zwischen dem jeweiligen zweiten Steuergerät 2 bzw. 9 und dem ersten Steuergerät 1 her. Nun hat das erste Steuergerät 1 Bedarf an durch das zweite Steuergerät 2 gegebenenfalls bereitgehaltenen Daten. Eine entsprechende Anfrage kann durch das zweite Steuergerät 2 nicht erfüllt werden, da das zweite Steuergerät 2 ohne Strom und ohne Kommunikationskanal zum ersten Steuergerät 1 ist. Dementsprechend wird ein automatisch innerhalb des Fortbewegungsmittels (z.B. durch das erste Steuergerät oder ein anderes Steuergerät) angepasster Datensatz 3 an die erste Instanz 4 gesendet, im Ansprechen worauf diese einen Schalter S schließt und somit energetische Versorgung und kommunikationstechnische Einbindung des zweiten Steuergerätes 2 wiederherstellt. Eine alternative Möglichkeit zur Wiederherstellung der Funktion besteht wie dargestellt darin, dass das erste Steuergerät 1 den Bedarf und/oder den Fehler in der Kommunikation an einen über einen Funkturm 6 verknüpften Backend-Server 5 meldet, welcher im Ansprechen daraufhin einen angepassten Datensatz 3 an die erste Instanz 4 sendet. Durch Anwendung des geänderten Datensatzes 3 kann die Instanz 4 den Schalter S schließen und die Kommunikation im Fortbewegungsmittel 10 wiederherstellen.
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2 zeigt Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kommunikation zwischen Steuergeräten für ein Fortbewegungsmittel bzw. zur Wiederherstellung einer Kommunikation zwischen zwei Steuergeräten für ein Fortbewegungsmittel. In Schritt 100 wird eine Nachricht durch ein erstes Steuergerät von einem zweiten Steuergerät angefordert. Der Kommunikations- bzw. Informationsbedarf kann beispielsweise aufgrund eines aktuellen Fahrzeugzustandes, einer Anwendereingabe oder einer Fahrsituation entstanden sein. In Schritt 200 wird ermittelt, dass das zweite Steuergerät nicht (wie gewünscht) auf die Anforderung reagiert. Dies kann bedeuten, dass das Steuergerät keine Nachricht oder keine auf die Anforderung hin gesendete Nachricht an das erste Steuergerät zurückschickt. In Schritt 300 wird im Ansprechen darauf ein dem zweiten Steuergerät zugeordneter Datensatz modifiziert bzw. neu bedatet, was insbesondere mittels eines selbstlernenden Algorithmus` erfolgt sein kann. Hierbei kann der Datensatz auf Basis einer Vielzahl von Fehlerfällen im Fortbewegungsmittel erstellt worden sein bzw. durch einen selbstlernenden Algorithmus und/oder ein neuronales Netzwerk angepasst worden sein. In Schritt 400 wird anschließend der Datensatz auf eine außerhalb des zweiten Steuergerätes befindliche Instanz im Bordnetz des Fortbewegungsmittels geschrieben. Hierdurch wird die Instanz in die Lage versetzt, die Verhaltensweise des zweiten Steuergerätes für die Zukunft anzupassen. Beispielsweise kann die Instanz eine eFuse oder ein Relais o.ä. umfassen. Schließlich wird in Schritt 500 der Datensatz, welcher zuvor angepasst worden ist, in der Instanz zur Veranlassung einer Reaktion des zweiten Steuergerätes auf die Anforderung verwendet. Mit anderen Worten wird der Datensatz nach dem automatischen Schreiben durch die Instanz konsultiert, um die Funktionsweise der Instanz bezüglich des zweiten Steuergerätes zu beeinflussen. Beispielsweise kann die Instanz daraufhin und in Abhängigkeit des angepassten Datensatzes das zweite Steuergerät mit elektrischer Energie versorgen und/oder einen Kommunikationskanal zum zweiten Steuergerät wiederherstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Steuergerät
- 2
- zweites Steuergerät
- 3
- Datensatz
- 4
- erste Instanz
- 5
- Backend-Server
- 6
- Funkturm
- 7
- Bordnetz
- 8
- zweite Instanz
- 9
- weiteres zweites Steuergerät
- 10
- PKW
- 100 bis 500
- Verfahrensschritte
- S
- Schalter
