DE10206222A1

DE10206222A1 - Nachlauf eines Kommunikationssystems

Info

Publication number: DE10206222A1
Application number: DE2002106222
Authority: DE
Inventors: Markus Buhlmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-09-04

Abstract

In CAN-Systemen, die nach ISO 11898 spezifiziert sind, soll ein Nachlauf einzelner Komponenten nach dem Abschalten der Zündung eines Kraftfahrzeugs ermöglicht werden. Hierzu wird eine Nachlaufvorrichtung für mehrere Steuervorrichtungen (N1 bis Nn), welche über eine schaltbare Stromversorgung (KL15) und/oder eine Dauerstromversorgung (KL30) mit Strom versorgbar sind, vorgeschlagen. Diese umfasst eine Steuereinrichtung (Ny), die über die Dauerstromversorgung (KL30) mit Strom versorgbar ist, zur Ausgabe von Aktivitätssignalen für mindestens eine der Steuervorrichtungen (N1 bis Nn) in das Kommunikationssystem, so dass die mindestens eine der Steuervorrichtungen bei abgeschalteter Stromversorgung zumindest zeitweise betreibbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nachlaufvorrichtung für ein Kommunikationssystem, das insbesondere nach ISO 11898 spezifiziert ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung, die zur Integration in ein nach ISO 11898 spezifiziertes Kommunikationssystem ausgestaltet ist.

Ein Kommunikationssystem, das nach ISO 11898 als CAN-System spezifiziert ist, ist grundsätzlich nur dann in der Lage die Kommunikation aufrechtzuerhalten, wenn die Kommunikationsknoten mit Spannung versorgt sind.

Die Spannungsversorgung gewährleistet in der Regel die Klemme 15 in Kraftfahrzeugen, die über das Zündschloss schaltbar ist. Somit wird bei derartigen Kommunikationssystemen jede Kommunikation beendet, wenn die Spannungsvorsorgung durch Abschalten der Zündung unterbrochen wird.

Mit diesen Systemen ist es nicht möglich, eine Kommunikation, und damit eine gewisse Funktionalität, auch nach dem Abschalten der Zündung aufrechtzuerhalten. Derartige Systeme können, auch wenn eine gewisse verteilte Funktionalität im Fahrzeug noch benötigt wird, den Betrieb nicht eigenständig aufrechterhalten, da die lokale Steuerung durch das Abschalten der Spannungsversorgung priorisiert ist.

Ein weiteres Problem tritt auf bei Buskomponenten, bei denen der Rezessivpegel über ein Symmetrienetzwerk eingestellt wird. Das Symmetrienetzwerk besteht üblicherweise aus einem Spannungsteiler, der zwischen die Busleitungen CAN-High und CAN-Low geschaltet ist. Der Spannungsteiler hält den Pegel auf ca. 2,5 Volt. Wenn durch das Abschalten des Steuergeräts beziehungsweise der Buskomponente auch der Spannungsteiler von der Spannungsversorgung, d. h. der Klemme VCC, abgetrennt wird, wird der Mittenabgriff des Spannungsteilers nicht mehr auf 2,5 Volt gehalten. Die Widerstände des Spannungsteilers bleiben nämlich weiterhin aktiv, so dass durch jede abgeschaltete Buskomponente der Rezessivpegel weiter gegen Masse sinkt. Sendet in diesem Zustand ein Teilnehmer eine Botschaft, so kommt es zu einem sogenannten "common mode"-Sprung, was das Abstrahlungsverhalten negativ beeinflusst und zu einer schlechteren Störsicherheit führt. Sinkt der Rezessivpegel beispielsweise von 2,5 Volt auf 1 Volt und werden die Leitungen CAN-Low und CAN-High anschließend auf 1,5 Volt beziehungsweise 3,5 Volt angehoben, so ist dieser Vorgang gegenüber dem Normalfall, bei dem von 2,5 Volt ausgegangen wird, unsymmetrisch. Aufgrund dieser Unsymmetrie kommt es zu entsprechenden Störabstrahlungen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, den Nachlauf eines nach ISO 11898 spezifizierten CAN-Systems zu gewährleisten, so dass auch nach Abschalten der Zündung eine Kommunikation zwischen den Teilnehmern stattfinden kann. Darüber hinaus sollte eine verbesserte Störsicherheit gegeben sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch eine Nachlaufvorrichtung für ein Kommunikationssystem, das nach ISO 11898 spezifiziert ist und mehrere Steuervorrichtungen, welche über eine schaltbare Stromversorgung und/oder eine Dauerstromversorgung mit Strom versorgbar sind, zur Kommunikation untereinander umfasst, mit einer Steuereinrichtung, die über die Dauerstromversorgung mit Strom versorgbar ist, zur Ausgabe von Aktivitätssignalen für mindestens eine der Steuervorrichtungen in das Kommunikationssystem, so dass die mindestens eine der Steuervorrichtungen bei abgeschalteter Stromversorgung zumindest zeitweise betreibbar ist.

Darüber hinaus wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch eine Steuervorrichtung, die zur Integration in ein nach ISO 11898 spezifiziertes Kommunikationssystem ausgestaltet ist, mit einem Dauerversorgungsanschluss zur kontinuierlichen Stromversorgung der Steuervorrichtung, sowie einem Schaltstromversorgungsanschluss zur Stromversorgung der Steuervorrichtung mit einem schaltbaren Strom und einer Nachlaufeinheit, durch die die Steuervorrichtung nach Abschalten des schaltbaren Stroms zumindest zeitweise über den Dauerversorgungsanschluss mit Strom versorgbar ist.

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen eine Steuervorrichtung, die zur Integration in ein nach ISO 11898 spezifiziertes Kommunikationssystem ausgestaltet ist, mit einem Dauerversorgungsanschluss zur Stromversorgung der Steuervorrichtung und einer Kommunikationsschnittstelle zum Senden und/oder Empfangen von Daten, sowie einer Steuereinheit zum Steuern der Stromversorgung der Steuervorrichtung auf der Grundlage der über die Kommunikationsschnittstelle empfangenen Daten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

In vorteilhafter Weise gestattet die Erfindung, den Nachlauf eines nach ISO 11898 spezifizierten Kommunikationssystems zu realisieren. Dabei können Komponenten in dem Bussystem eingesetzt werden, die speziell für den Nachlauf konzipiert sind, aber auch Komponenten, die bislang in Systemen ohne Nachlauf eingesetzt wurden. Dies ist möglich, da der Nachlauf in den einzelnen Knoten durch das Aufrechterhalten der internen oder externen Spannungsversorgung nach der Abschaltung von Klemme 15 gewährleistet wird. Als besonders vorteilhaft erweist sich weiterhin das Abschalten des Symmetrienetzwerks eines Steuergeräts bzw. einer Buskomponente, das/die nicht an dem Nachlauf beteiligt ist.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
Fig. 1 die Topologie eines Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2 ein Symmetrienetzwerk zur Stützung der Pegel eines Busses. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 1 zeigt die über ein Bussystem beziehungsweise Kommunikationssystem verbundenen Netzwerkknoten N1 bis Nn. Jeder der Knoten stellt ein Steuergerät oder eine sonstige kommunikationsfähige Komponente eines Kraftfahrzeugs dar. Zum Anschluss an das Bussystem besitzt jedes zu einem Knoten gehörige Gerät eine Kommunikationsschnittstelle. Darüber hinaus ist jeder Knoten an eine Stromversorgung entweder über die Klemme 15, die mit der Zündung geschaltet wird, oder über die Klemme 30, die ein Dauerplus darstellt, angeschlossen.
Das gesamte in Fig. 1 dargestellte System ist nachlauffähig, d. h. auch nach dem Abschalten der Zündung kann eine Kommunikation zwischen den Komponenten beziehungsweise Teilnehmern des Busses stattfinden. Da jedoch in Kommunikationssystemen, die nach ISO 11898 spezifiziert sind, kein Nachlauf vorgesehen ist, sind abhängig von der Bauart der Komponenten mehrere Gruppen von Komponenten zu unterscheiden.
Komponenten beziehungsweise Steuergeräte N3, N4, die nicht am Nachlauf teilnehmen, sollen dennoch für den Nachlauf gerüstet sein. Da, wie bereits beschrieben, das Symmetrienetzwerk eines abgeschalteten Steuergeräts den Buspegel in der Regel derart belastet, dass es den Rezessivpegel zur virtuellen Masse zieht, sollten die Steuergeräte in einem nachlauffähigen Bussystem über abschaltbare Symmetrienetzwerke verfügen. Ein derartiges abschaltbares Symmetrienetzwerk ist in Fig. 2 dargestellt. Kernelement ist der Baustein BCR22PN. Die beiden enthaltenen Transistorschaltungen sind jeweils an die Spannungsversorgung mit den Klemmen der virtuellen Masse M und der Betriebsspannung Vs5 mit 5,0 Volt angeschlossen. An die Kollektoren der beiden Transistoren ist ein Spannungsteiler mit zwei Widerständen 1k3 angeschlossen. Am Mittenabgriff des Spannungsteilers wird der CAN-Bus angeschlossen. Im eingeschalteten Zustand des Steuergeräts hält das Symmetrienetzwerk den Rezessivpegel auf 2,5 Volt. Beim Abschalten der Spannungsversorgung Vs5 wird auch der Spannungsteiler von der virtuellen Masse M getrennt, so dass der Resessivpegel nicht gegen die virtuelle Masse gezogen wird. Somit kann der "common mode"-Sprung vermieden werden. Mit einem derartigen Symmetrienetzwerk ausgestattet, wirken sich die Steuergeräte an den Knoten N3 und N4 in Fig. 1 im Nachlauf nicht störend aus. Nachdem die Steuergeräte N3 und N4 nicht am Nachlauf teilnehmen, muss dies allen Teilnehmern des Bussystems bekannt sein, oder die Botschafts- und Plausibilitätsüberwachung ausgeblendet werden.
Eine weitere Kategorie von Steuergeräten N8, N9, Nn^-1, Nn nimmt am Nachlauf teil und besitzt einen Anschluss an die Dauerplus-Klemme 30. Über den CAN-Bus beziehungsweise das Kommunikationssystem ist jeder der Knoten N8 bis Nn mit einem weiteren Knoten Ny, der eine Steuereinrichtung symbolisiert, verbunden. Die Steuereinrichtung Ny besitzt einen Timer beziehungsweise Zeitgeber und steuert den Nachlauf des Kommunikationssystems nach dem Abschalten der Zündung zeitlich. Somit erhalten die Knoten N8 bis Nn nach dem Ablauf der Nachlaufperiode ein Steuersignal, um in den Ruhe- beziehungsweise Sleep-Modus zu gehen. Eine Steuereinheit in dem jeweiligen Steuergerät beziehungsweise der jeweiligen Kommunikationseinrichtung N8 bis Nn wertet das Steuersignal aus und versetzt die jeweilige Einheit gegebenenfalls in den Sleep-Modus.
Eine weitere Gruppe an Steuergeräten ist in Fig. 1 mit den Knoten N5, N6 und N7 bezeichnet. Diese Steuergeräte sind übliche Geräte, wie sie auch in Systemen ohne Nachlauf einsetzbar sind. Sie besitzen den üblichen Busanschluss und jeweils einen Anschluss an eine schaltbare Stromversorgung. Für den Fall, dass die Stromversorgung abgeschaltet wird, wird das jeweilige Gerät gleichzeitig in den Sleep-Modus versetzt. Um nun einen Nachlauf dieser Geräte auch nach dem Abschalten der Zündung und damit der Spannung an Klemme 15 zu gewährleisten, wird eine Versorgungseinrichtung N2 bereitgestellt, die in der Lage ist, eine spezielle Spannungsversorgung unabhängig von Klemme 15 zu gewährleisten. Diese spezielle Spannungsvorsorgung erfolgt über Klemme K1, die eine Alternative zu Klemme 15 darstellt. Diese Klemme K1 wird von dem elektronischen Zündsystem EZS gesteuert und zusammen mit der normalen Klemme 15 eingeschaltet. Das Ausschalten dieser Klemme K1 erfolgt nach einer Bestätigung des Sleep-Modus (Sleep- Acknowledge) durch den Knoten Ny. Hierzu besitzt der Knoten N2 zum Knoten Ny über den CAN-Bus eine Kommunikationsverbindung. Darüber hinaus kann das Abschalten der Klemme K1 auch dadurch erfolgen, dass ein Sicherheitstimer im Knoten Ny abgelaufen ist. Der Vorteil dieser Art der Nachlaufsteuerung liegt darin, dass konventionelle Geräte, die nicht speziell für den Nachlauf konstruiert sind, dennoch für eine Kommunikation nach dem Abschalten der Klemme 15 im Nachlauf ohne Hardwareänderung verwendet werden können.
Neben den Steuergeräten, deren Nachlauf über den Knoten Ny beziehungsweise die Knoten Ny und Nz gesteuert wird, sind erfindungsgemäß auch Steuergeräte vorgesehen, die eine eigene, dezentrale Nachlaufsteuerung besitzen. Diese Steuergeräte sind in Fig. 1 mit den Knoten N1 und N2 symbolisiert. Der Nachlauf wird mit Hilfe beispielsweise eines Relais, das, wie in Fig. 1 dargestellt ist, in die Klemme 30 geschaltet ist, gesteuert. Die Steuerung des Nachlaufs erfolgt über den gleichen Mechanismus wie den oben im Zusammenhang mit den Knoten N8 bis Nn dargestellten. Alternativ erfolgt die Abschaltung über einen Softwaretimer im Steuergerät selbst. Die Zeit dieses Timers ist so zu applizieren, dass sie immer größer ist als die maximale Nachlaufzeit des Kommunikationssystems. Sollte nämlich bei einem derartigen Steuergerät das Steuerzeichen für den Ruhemodus (Sleep- Acknowledge) vom Knoten Ny kommend registriert werden, bevor der steuergerätinterne Nachlauf abgeschlossen ist, so bleibt das Steuergerät weiter aktiv bis seine interne Abschaltbedingung erreicht ist.
Im vorliegenden Fall bildet in der Knotengruppe N1, N2 der Knoten N1 für den Nachlauf den sogenannten "Master" und der Knoten N2 den sogenannten "Slave". Damit genügt es, wenn der Knoten N1 als Master über einen Timer verfügt mit dem das Dauerplus der Klemme 30 schaltbar ist. Diese geschaltete Spannungsversorgung wird dann auch an den Slave N2 angelegt.
Für das ordnungsgemäße Abschalten des Nachlaufs des Gesamtsystems, wie es beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist, ist der Knoten Ny verantwortlich. Dieser stellt somit den zentralen "Sleep-Master" dar. Gemäß dem Sleep- Konzept senden alle Steuergeräte, welche am Nachlauf beteiligt sind, in einer Applikationsbotschaft ein "Sleep-Indication"-Bit. Damit zeigt jedes Steuergerät an, ob es den Bus im Nachlauf noch benötigt oder nicht. Benötigt keines der Steuergeräte den Bus mehr, so sendet der "Sleep-Master" an alle Steuergeräte die Bestätigung "Sleep-Acknowledge", woraufhin sämtliche im Nachlauf befindlichen Steuergeräte, sofern dies auch der interne Timer bei den Steuergeräten N1 und N2 zulässt, in den Sleep-Modus schalten beziehungsweise geschaltet werden. Das "Aufwecken" erfolgt über das Anschalten der Zündung beziehungsweise über Klemme 15.
Der Knoten Ny kann das "Sleep-Acknowledge" verzögern, wenn auch bei anderen Kommunikationssystemen noch Anforderungen nach Daten des nachlaufenden Kommunikationssystems bestehen und dessen Abschaltbedingungen noch nicht erreicht sind. Auch in diesem Fall muss gewährleistet sein, dass der Timer, welcher im Knoten Ny abläuft, in jedem Fall vor den Timern der Knoten N1 und N2 die Kommunikation im laufenden Kommunikationssystem beendet.
Die Knoten Ny und/oder Nz können sich in dem nachlaufenden oder einem anderen Kommunikationssystem befinden.

Claims

1. Nachlaufvorrichtung für ein Kommunikationssystem, das nach ISO 11898 spezifiziert ist und mehrere Steuervorrichtungen (N1 bis Nn), welche über eine schaltbare Stromversorgung (KL 15) und/oder eine Dauerstromversorgung (KL 30) mit Strom versorgbar sind, zur Kommunikation untereinander umfasst, mit einer Steuereinrichtung (Ny), die über die Dauerstromversorgung mit Strom versorgbar ist, zur Ausgabe von Aktivitätssignalen für mindestens eine der Steuervorrichtungen in das Kommunikationssystem, so dass die mindestens eine der Steuervorrichtungen bei abgeschalteter Stromversorgung zumindest zeitweise betreibbar ist.

2. Nachlaufvorrichtung nach Anspruch 1 mit weiterhin einer Zeitgebereinrichtung, so dass die Aktivitätssignale der Steuereinrichtung (Ny) nach vorgegebenen Zeitdauern ausgebbar sind.

3. Nachlaufvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zeitgebereinrichtung durch das Abschalten der schaltbaren Stromversorgung (KL 15) gestartet wird.

4. Nachlaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die schaltbare Stromversorgung über ein Zündschloss schaltbar ist.

5. Nachlaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Aktivitätssignale ein Signal zur Auslösung eines Ruhemodus bei mindestens einem der mehreren Steuervorrichtungen (N1 bis Nn) umfasst.

6. Nachlaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit weiterhin einer Versorgungseinrichtung (Nz) mit einer Dauerstromversorgung und einer Kommunikationsverbindung zu der Steuereinrichtung (Ny) zur Bereitstellung einer zeitgesteuerten Stromversorgung für die Steuervorrichtungen (N1 bis Nn).

7. Steuervorrichtung (N1, N2), die zur Integration in ein nach ISO 11898 spezifiziertes Kommunikationssystem ausgestaltet ist, mit
einem Dauerversorgungsanschluss zur kontinuierlichen Stromversorgung der Steuervorrichtung (N1, N2),
gekennzeichnet durch
einen Schaltstromversorgungsanschluss zur Stromversorgung der Steuervorrichtung (N1, N2) mit einem schaltbaren Strom und
einer Nachlaufeinheit, durch die die Steuervorrichtung (N1, N2) nach Abschalten des schaltbaren Stroms zumindest zeitweise über den Dauerversorgungsanschluss mit Strom versorgbar ist.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Nachlaufeinheit zum Teil in ein Gehäuse der Steuervorrichtung (N1, N2) integriert und teilweise extern angeordnet ist.

9. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der externe Teil der Nachlaufeinheit ein Relais umfasst, mit der die Dauerstromversorgung schaltbar ist.

10. Steuervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei durch die Nachlaufeinheit die Stromversorgung für mehrere Steuervorrichtungen (N1, N2) steuerbar ist.

11. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die zeitliche Steuerung der Nachlaufeinheit durch die Steuereinrichtung (Ny) der Nachlaufvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 erfolgt.

12. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die zeitliche Steuerung der Nachlaufeinheit durch einen integrierten Zeitgeber erfolgt.

13. Steuervorrichtung (N8, N9, Nn^-1, Nn), die zur Integration in ein nach ISO 11898 spezifiziertes Kommunikationssystem ausgestaltet ist, mit
einem Dauerversorgungsanschluss zur Stromversorgung der Steuervorrichtung (N8, N9, Nn^-1, Nn) und
einer Kommunikationsschnittstelle zum Senden und/oder Empfangen von Daten,
gekennzeichnet durch
eine Steuereinheit zum Steuern der Stromversorgung der Steuervorrichtung (N8, N9, Nn^-1, Nn) auf der Grundlage der über die Kommunikationsschnittstelle empfangenen Daten.

14. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, die durch Daten, welche ein Ruhemodus-Signal umfassen, in einen Ruhemodus versetzbar ist.

15. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, die mit einem Symmetrienetzwerk, welches im Nachlaufbetrieb abschaltbar ist, zur Stützung eines Spannungspegels des Kommunikationssystems ausgestattet ist.

16. Kommunikationssystem mit einer Nachlaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und mehreren Steuervorrichtungen nach einem der Ansprüche 7 bis 12 und/oder 13 bis 15.