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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs mittels eines Steuergeräts des elektrischen Bordnetzes gemäß dem geltenden Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein entsprechendes Steuergerät.
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Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass die elektronischen Recheneinrichtungen im Kraftfahrzeug mit elektrischer Energie über entsprechende Schmelzsicherungen versorgt werden. Diese werden in Gruppen an Relais angeschlossen, die bestimmte Teilnetze im Kraftfahrzeug aktivieren beziehungsweise deaktivieren. Bei einer Fehlfunktion der elektronischen Recheneinrichtung wird heute, wenn der Nutzer des Kraftfahrzeugs dieses bemerkt, versucht, mit manuellem Klemmenwechsel das Problem zu beheben. Bei beispielsweise Software-Updates von der elektronischen Recheneinrichtung versucht die zentrale Recheneinheit im Fehlerfall mehrmals, die elektronische Recheneinrichtung auf dem entsprechenden Kommunikations-BUS zu erreichen. Wenn dies nicht möglich ist, führt das unter Umständen zu einem Programmierabbruch.
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Die
DE 20 2004 014 580 U1 offenbart einen ein- oder mehrphasigen elektronischen Schutzschalter für den Niederspannungsbereich, aufweisend eine einstellbare Auflösungskennlinie, deren Parameter elektronisch gespeichert und abgerufen werden können. Der Schutzschalter ist typischerweise modular aufgebaut. Wenn der Schutzschalter vom Typ thermischer Überstromschutz ist, ist er ein elektronisches Exemplar dieses Typs. Der Leistungsschalter kann Komponenten der Niederstrom-Versorgung als Auslöser für die Schalthandhabung aus dem vorhandenen Überwachungsnetzstromabnehmer mit Signalverarbeitung-Auswertung-Steuerung und Speicherung durch Logikkomponenten und Niederstrom-Magnet enthalten.
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Die
EP 1 542 885 B1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Bordnetz, wobei in zumindest einer Leitung ein Sicherungselement zum Schutz der Leitung vor Überströmen vorgesehen ist, und wobei das Sicherungselement aus einem Messglied zur Messung des in der Leitung fließenden Stroms, einem Trennelement zur Unterbrechung der Leitung und einer Auswerteeinrichtung besteht, und wobei die Funktion des Sicherungselementes des vom Messglied gemessenen Stroms in der Auswerteeinrichtung nach einem Algorithmus ausgewertet wird und in Abhängigkeit des Auswerteergebnisses das Trennelement zur Unterbrechung der Leitung betätigt werden kann. Es ist dabei vorgesehen sein, dass bei der Messung des in der Leitung fließenden Stroms der zeitliche Stromverlauf in einem Zeitintervall gemessen und an die Auswerteeinrichtung weitergeleitet wird, wobei bei der Auswertung in der Auswerteeinrichtung der gemessene zeitliche Stromverlauf als kritischer Belastungszustand oder als unkritischer Belastungszustand klassifiziert wird, und wobei bei einem kritischen Belastungszustand das Trennelement zur Unterbrechung der Leitung betätigt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Steuergerät zu schaffen, mittels welchen ein verbesserter Betrieb eines elektrischen Bordnetzes realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Steuergerät gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs mittels eines Steuergeräts des elektrischen Bordnetzes. Es erfolgt das Bestimmen eines Status zumindest einer elektronischen Recheneinrichtung des elektrischen Bordnetzes über eine Kommunikationsverbindung mittels des Steuergeräts. Es wird ein Steuersignal mittels des Steuergeräts in Abhängigkeit von dem bestimmten Status erzeugt und es erfolgt ein Übertragen des Steuersignals an zumindest eine elektronische Schalteinrichtung des elektrischen Bordnetzes, wobei die zumindest eine elektronische Schalteinrichtung in einer Versorgungsleitung zum Versorgen der zumindest einen elektronischen Recheneinrichtung mit elektrischer Energie ausgebildet ist. Die elektronische Recheneinrichtung wird durch Öffnen und Schließen der zumindest einen Schalteinrichtung in Abhängigkeit von dem Steuersignal neu gestartet.
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Insbesondere kann somit ein selektives Ein- und Ausschalten über die elektronische Schalteinrichtung von den einzelnen elektronischen Recheneinrichtungen genutzt werden, um in Problemfällen die elektronische Recheneinrichtung anhand eines intelligenten Steuergerät-Neustart-Modus neu zu starten. Dazu ist die zentrale oder alternativ auch mehrere dezentrale Steuereinrichtungen notwendig mit logischer Verarbeitung. Das Steuergerät überwacht auf Basis von vordefinierten logischen Kommunikationssignalen, insbesondere über die Kommunikationsverbindung, beispielsweise ausgebildet als CAN oder LIN, ob die elektronische Recheneinrichtung sinnvolle Inhalte verschickt. So kann das Steuergerät zum Beispiel ein „Hängen“ jeder elektronischen Recheneinrichtung im Kraftfahrzeug erkennen und als Maßnahme die entsprechende Stromversorgung der elektronischen Recheneinrichtung aus- und wieder einschalten und so nur die betroffene elektronische Recheneinrichtung neu starten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird die zumindest eine elektronische Schalteinrichtung als elektronisches Sicherungselement bereitgestellt. Insbesondere handelt es sich bei dem elektronischen Sicherungselement um eine so genannte E-Fuse. Bei der E-Fuse handelt es sich um ein steuerbares Sicherungselement, welches auf Basis des Steuerungssignals beispielsweise bei Überstrom selbständig öffnet und somit die elektronische Recheneinrichtung vor Überstrom schützt. Diese Möglichkeit wird nun genutzt, um auch den Neustartvorgang zu initiieren. Insbesondere wird somit das elektronische Sicherungselement in einer Doppelfunktion genutzt. Die erste Funktion ist der Überstromschutz und die zweite Funktion ist die Möglichkeit zum Öffnen und Schließen auf Basis des Steuersignals und somit zum Neustarten der elektronischen Recheneinrichtung. Damit kann bauteilreduziert das Verfahren durchgeführt werden.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn bei einem aufgehangenen Zustand der elektronischen Recheneinrichtung oder bei einem falschen Zustand der elektronischen Recheneinrichtung das Steuersignal erzeugt wird. Insbesondere ist somit die elektronische Recheneinrichtung in einem Zustand, in welchem ein bestimmungsgemäßer Betrieb der elektronischen Recheneinrichtung nicht mehr durchführbar ist. Insbesondere im aufgehangenen Zustand beziehungsweise im falschen Zustand kann dann ein Neustart der elektronischen Recheneinrichtung durchgeführt werden, wodurch wiederum der bestimmungsgemäße Betrieb der elektronischen Recheneinrichtung eingestellt werden kann. Bei dem aufgehangenen Zustand handelt es sich inbesondere um einen Zustand, bei dem die elektronische Recheneinrichtung zwar noch in Betrieb ist, jedoch entsprechende Befehle, beispielsweise aufgrund zu hoher Rechenbelastung, nicht mehr oder nicht mir ausreichend bearbeiten kann. Dieser Zustand kann auch als Systemabsturz bezeichnet werden und Absturz, und beschreibt wenn ein Programm oder das Betriebssystem nicht mehr reagiert. Man sagt dann auch, das System oder Programm habe sich „aufgehängt“ oder es sei „eingefroren“.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn über einen Kommunikations-BUS als Kommunikationsverbindung der Status abgefragt wird. Bei dem Kommunikations-BUS kann es sich beispielsweise um einen CAN-BUS oder um einen LIN-BUS handeln. Alternativ kann auch die Kommunikation über eine drahtlose Verbindung realisiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird zum Ermitteln des Status eine zyklische Nachricht von dem Steuergerät über die Kommunikationsverbindung an die elektronische Recheneinrichtung gesendet und in Abhängigkeit von einer Antwort der elektronischen Recheneinrichtung der Status ermittelt. Insbesondere kann somit eine vordefinierte Kommunikation zwischen dem Steuergerät und der elektronischen Recheneinrichtung realisiert werden. Beispielsweise kann das Steuergerät eine einseitig generierte Information an die elektronische Recheneinrichtung versenden, welches insbesondere der zyklischen Nachricht entspricht, und mit einem entsprechenden „Live-Zähler“, der bei jeder Nachricht inkrementiert wird, der Status entsprechend abgerufen werden. Somit kann auf einfache Art und Weise der Status der elektronischen Recheneinrichtung überprüft werden.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zum Ermitteln des Status eine spezifische Nachricht von dem Steuergerät über die Kommunikationsverbindung an die elektronische Recheneinrichtung gesendet wird und in Abhängigkeit von einer spezifischen Antwort der elektronischen Recheneinrichtung der Status ermittelt wird. Insbesondere handelt es sich somit um eine Ausbaustufe der zyklischen Nachricht. Dieses Verfahren kann auch als so genanntes Handshake-Verfahren zwischen der Steuereinheit und der elektronischen Recheneinrichtung stattfinden, indem das Steuergerät der elektronischen Recheneinrichtung eine spezifische Frage stellt, die die elektronische Recheneinrichtung beantworten muss. Zum Beispiel versendet das Steuergerät eine Zufallsfolge an die elektronische Recheneinrichtung, die dann diese signiert und zurückschickt. Somit kann eine sichere Statusabfrage der elektronischen Recheneinrichtung realisiert werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn zum Ermitteln des Status die Nutzerdaten der elektronischen Recheneinrichtung mittels der Steuereinrichtung auf Plausibilität überprüft werden. Bei den Nutzerdaten handelt es sich insbesondere um eine so genannte Pay Load. Insbesondere wird somit das Pay Load von der elektronischen Recheneinrichtung der von der elektronischen Recheneinrichtung versendeten Nachrichten auf Plausibilität entsprechend überprüft. Dadurch kann ebenfalls zuverlässig der Status abgefragt werden.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das elektrische Bordnetz mit einer Vielzahl von elektronischen Recheneinrichtungen mit jeweiligen elektronischen Schalteinrichtungen bereitgestellt wird, wobei in Abhängigkeit von einem jeweiligen Status der Vielzahl von elektronischen Recheneinrichtungen ein Neustart der jeweiligen elektronischen Recheneinrichtung mittels des einen Steuergeräts durchgeführt wird. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass das elektronische Bordnetz eine Vielzahl von elektronischen Recheneinrichtungen aufweist. Den elektronischen Recheneinrichtungen beziehungsweise der Vielzahl von elektronischen Recheneinrichtungen ist dann wiederum das eine Steuergerät zugewiesen. Das eine Steuergerät ist dann zum Überwachen der elektronischen Recheneinrichtungen ausgebildet. Dies kann beispielsweise als ein Teilnetz des elektrischen Bordnetzes betrachtet werden. Sollte sich wiederum eine elektronische Recheneinrichtung oder mehrere elektronischen Recheneinrichtungen aufhängen, so kann über das Steuergerät, welches über eine jeweilige Kommunikationsverbindung mit der Vielzahl von elektronischen Recheneinrichtungen verfügt, einen entsprechenden Neustart initiieren.
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Es sei an dieser Stelle ferner angemerkt, dass das elektrische Bordnetz auch eine Vielzahl von Steuergeräten für eine Vielzahl von Teilnetzen aufweisen kann, wobei einem jeweiligen Steuergerät dann wiederum zumindest eine, insbesondere zumindest zwei, elektronische Recheneinrichtungen des jeweiligen Teilnetzes zugewiesen sind.
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Bei dem vorgestellten Verfahren handelt es sich insbesondere um ein computerimplementiertes Verfahren. Daher betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche ein Steuergerät dazu veranlassen, wenn das Steuergerät die Programmcodemittel abarbeitet, ein Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft daher auch ein computerlesbares Speichermedium mit dem Computerprogrammprodukt.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, wobei das Steuergerät zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des Steuergeräts durchgeführt.
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Das Steuergerät und/oder die elektronischen Recheneinrichtungen weisen insbesondere elektronische Bauteile, wie beispielsweise Prozessoren, Schaltkreise, insbesondere integrierte Schaltkreise, sowie weitere elektronische Bauteile auf, um entsprechende Verfahrensschritte oder Rechenschritte durchführen zu können.
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Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein elektrisches Bordnetz mit einem Steuergerät nach dem vorhergehenden Aspekt. Das elektrische Bordnetz kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein, welches eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Antriebsmaschine aufweist. Daher betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit dem elektrischen Bordnetz, wobei das Kraftfahrzeug sowohl mit einer Verbrennungskraftmaschine als auch mit einer elektrischen Antriebsmaschine versehen sein kann.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines elektrischen Bordnetzes mit einer Ausführungsform eines Steuergeräts; und
- 2 ein schematisches elektrisches Schaltbild einer Ausführungsform eines elektrischen Bordnetzes.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Ausführungsform eines elektrischen Bordnetzes 12. Das Kraftfahrzeug 10 kann dabei mit einer Verbrennungskraftmaschine und/oder mit einer elektrischen Antriebseinrichtung ausgebildet sein. Das elektrische Bordnetz 12 weist zumindest ein Steuergerät 14 auf. Alternativ oder ergänzend kann das elektrische Bordnetz 12 auch eine Vielzahl von weiteren Steuergeräten 14 aufweisen.
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2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild gemäß einer Ausführungsform des elektrischen Bordnetzes 12. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere gezeigt, dass das elektrische Bordnetz nur ein Steuergerät 14 aufweist. Ferner sind im elektrischen Bordnetz 12 eine Vielzahl von elektronischen Recheneinrichtungen 16a bis 16f gezeigt. Einer jeweiligen elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f sind jeweilige elektronische Schalteinrichtungen 18a bis 18f zugeordnet. Eine jeweilige elektronische Recheneinrichtung 16a bis 16f ist über eine Versorgungsleitung 20 mit elektrischer Energie versorgt. Insbesondere sind die elektronischen Schalteinrichtungen 18a bis 18f in der jeweiligen Versorgungsleitung 20 ausgebildet. Die elektronische Schalteinrichtung 18a bis 18f kann dabei als Sicherungselement, insbesondere als Überstrombeziehungsweise Überspannungsschutz ausgebildet sein.
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Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein jeweiliger Status 22a bis 22f der zumindest einen elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f über eine Kommunikationsverbindung 24 mittels des Steuergeräts 14 bestimmt wird. Es erfolgt das Erzeugen eines Steuersignals 26 mittels des Steuergeräts 14 in Abhängigkeit von dem bestimmten Status 22a bis 22f und ein Übertragen des Steuersignals 26 an zumindest die eine elektronische Recheneinrichtung 16a bis 16f an zumindest die eine elektronische Schalteinrichtung 18a bis 18f, wobei die zumindest eine Schalteinrichtung 18a bis 18f in der Versorgungsleitung 20 zum Versorgen der zumindest einen elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f mit elektrischer Energie ausgebildet ist. Durch Öffnen und Schließen der zumindest einen Schalteinrichtung 18a bis 18f erfolgt ein Neustarten der zumindest einen elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f in Abhängigkeit von dem Steuersignal 26.
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Die zumindest eine elektronische Schalteinrichtung 18a bis 18f ist insbesondere als so genanntes elektronisches Sicherungselement, insbesondere als E-Fuse ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass bei einem aufgehangenen Zustand der elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f und/oder bei einem falschen Zustand der elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f das Steuersignal 26 erzeugt wird. Das Steuersignal 26 kann dabei bevorzugt über einen Kommunikations-BUS als Kommunikationsverbindung 24 abgefragt werden. Der Kommunikations-BUS kann dabei beispielsweise als CAN-BUS oder als LIN-BUS ausgebildet sein.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass zum Ermitteln des Status 22a bis 22f eine zyklische Nachricht von dem Steuergerät 14 über die Kommunikationsverbindung 24 an die elektronische Recheneinrichtung 16a bis 16f gesendet wird und in Abhängigkeit von einer Antwort der elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f der Status 22a bis 22f ermittelt wird. Alternativ oder ergänzend kann zum Ermitteln des Status 22a bis 22f eine spezifische Nachricht von dem Steuergerät 14 über die Kommunikationsverbindung 24 an die elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f gesendet werden und in Abhängigkeit von einer spezifischen Antwort der elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f der Status 22a bis 22f ermittelt werden. Nochmals alternativ dazu kann zum Ermitteln des Status 22a bis 22f die Nutzerdaten der elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f mittels der Steuereinrichtung 14 auf Plausibilität überprüft werden.
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Ferner ist insbesondere in dem elektrischen Bornetz 12 noch ein Relais 28 gezeigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise bei einem so genannten Software-Update im Kraftfahrzeug 10, beispielsweise bei einem so genannten Over-the-air-Update ebenfalls genutzt werden. In diesem Fall werden von dem Steuergerät 14 im Kraftfahrzeug 10 die elektronischen Recheneinrichtungen 16a bis 16f in den so genannten Flash-Modus versetzt, damit die neue Software auf die elektronischen Recheneinrichtungen 16a bis 16f installiert werden können. Dabei kann es im Einzelfall zu Fehlern kommen, wozu einzelne elektronische Recheneinrichtungen 16a bis 16f sich nicht in den Flash-Modus versetzen lassen, nicht die Anfragen des Steuergeräts 14 beantworten, nicht plausible Antworten verschicken oder gar nicht kommunizieren. Diese Fälle können nun durch das Steuergerät 14 identifiziert werden, wobei dann das Steuergerät 14 durch gezieltes Ein- beziehungsweise Ausschalten der Stromversorgung der betroffenen elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f ein Neustarten der jeweiligen elektronischen Recheneinrichtung 16a bis 16f initiieren kann und somit die Heilung des Fehlers bewirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- elektrisches Bordnetz
- 14
- Steuergerät
- 16a bis 16f
- elektronische Recheneinrichtung
- 18a bis 18f
- elektronische Schalteinrichtung
- 20
- Versorgungsleitung
- 22a bis 22f
- Status
- 24
- Kommunikationsverbindung
- 26
- Steuersignale
- 28
- Relais
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202004014580 U1 [0003]
- EP 1542885 B1 [0004]
