DE10237717B4

DE10237717B4 - Drahtloses Kommunikationssystem für wenigstens eine Steuereinheit in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE10237717B4
Application number: DE10237717A
Authority: DE
Inventors: Markus Klausner; Ralf Vogt; Jacek-Christoph Wojcik; Wolf-Henning Rech
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-08-17
Filing date: 2002-08-17
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2022-08-18
Also published as: JP2004080766A; US7450972B2; DE10237717A1; US20040125780A1

Abstract

Drahtloses Kommunikationssystem für wenigstens eine Steuereinheit in einem Fahrzeug, wobei ein Gateway-Controller (2) vorgesehen ist, der einerseits über eine erste Schnittstelle (7) mit wenigstens einem Microcontroller (1.1; 1.2) einer Steuereinheit des Fahrzeugs verbunden ist, der ferner über eine zweite Schnittstelle an eine drahtlose Kommunikationsverbindung (8) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schnittstelle eine Schnittstellenkomponente (3) umfasst, welche eine breitbandige Verbindung über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle (8) bereitstellt, wobei die zweite Schnittstelle durch hardware- und softwaremäßige Nachbildung einer entsprechenden Schnittstelle eines Personal Computers ausgebildet ist und wobei die Schnittstellenkomponente (3) eine Komponente zur Realisierung des standardisierten WLAN-Protokolls ist, wobei ein eigentliches Messtechnikprotokoll mittels speziellen Datenübertragungsprotokollen, nämlich TCP oder UDP, übertragen wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein drahtloses Kommunikationssystem für wenigstens eine Steuereinheit in einem Fahrzeug insbesondere mit einer fahrzeugunabhängigen Rechnereinheit, vorzugsweise für Mess-, Applikations-, und/oder Entwicklungszwecke und/oder für Reparatur- bzw. Diagnosezwecke.
Derartige drahtlose Kommunikationssysteme sind in vielfältiger Ausprägung aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die DE 44 44 727 A1 einen Vorschlag, bei welchem verschiedene, über einen Datenbus miteinander verbundene Steuereinheiten in einem Kraftfahrzeug über eine drahtlose Schnittstelle mit einem externen Lesegerät verbunden sind. Dabei ist ein Schnittstellenbaustein vorgesehen, welcher die Verbindung zur drahtlosen Schnittstelle bereitstellt. Dieser Baustein ist einer ausgewählten Steuereinheit zugeordnet. Als Beispiel für die Datenübertragung werden Übertragungen im Infraroten oder Datenübertragungen im Hochfrequenzbereich genannt. Hinweise auf eine konkrete Realisierung dieser Schnittstelle insbesondere im Hinblick auf die Anforderungen bezüglich einer hohen Datenrate, der Interferenzfestigkeit und/oder Sendeleistung für eine Datenübertragung aus dem Motorraum, etc. werden nicht gegeben.
DE 101 57 188 A1 offenbart Vorrichtungen und Verfahren zum Loggen von Informationen auf mindestens einem Bussystem, insbesondere einem CAN-System, mit einer Schnittstelle zum Bussystem über die ein Datenverkehr auf dem Bussystem analysierbar ist, mit einer Verarbeitungseinheit, die bestimmbare Daten aus dem Datenverkehr filtert, um diese Daten in einem Speicher abzulegen, mit einer Kommunikationseinheit, die eine drahtlose Kommunikation erlaubt, um vorzugsweise die im Speicher abgelegten Daten zu übertragen, mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse und die enthaltenden Komponenten hinsichtlich ihrer Größe, so ausgebildet sind, dass ein mobiler Einsatz, insbesondere im Kfz, möglich ist.
Vorteile der Erfindung
Durch die Verwendung einer breitbandigen standardisierten Schnittstelle zur drahtlosen Kommunikation zwischen einer Steuereinheit im Fahrzeug, insbesondere im Motorraum und einer vorzugsweise im Fahrzeug befindlichen externen, vom Fahrzeug unabhängigen Rechnereinheit werden die notwendigen Anforderungen im Bezug auf eine hohe Datenrate erfüllt. Unter „breitbandig” wird hier eine Datenrate von mindestens mehreren Mbit/sec verstanden.
Besonders vorteilhaft ist bei der Verwendung einer standardisierten Schnittstelle die Verfügbarkeit integrierter standardisierter Bausteine, so dass der Aufwand zur Realisierung des drahtlosen Kommunikationssystems verringert werden kann. Dabei hat sich der Einsatz kommerzieller WLAN-Produkte auf der Basis des IEEE 802.11 Standards als vorteilhaft erwiesen, der Grundlage einer breitbandigen Kommunikation mit hoher Interferenzfestigkeit ist.
In besonders vorteilhafter Weise wird das drahtlose Kommunikationssystem bei der Applikation und Systementwicklung von Steuergeräten im Motorraum eines Fahrzeugs eingesetzt, wobei sich die fahrzeugunabhängige Rechnereinheit im Innenraum oder im Kofferraum des Fahrzeugs befindet. In diesem Anwendungsfall hat sich als Schnittstelle das standardisierte WLAN (Wireless local area network) als geeignet erwiesen, durch welches neben der erforderlichen hohen Datenrate auch die speziellen Anforderungen für die Datenübertragung aus dem Motorraum erfüllt werden.
In besonders vorteilhafter Weise wird ein Gateway-Microcontroller eingesetzt, welcher im bevorzugten Ausführungsbeispiel Teil einer Steuereinheit im Fahrzeug ist, welcher mit einer WLAN-Karte verbunden ist, deren elektrische Schnittstelle eine Nachbildung der entsprechenden Schnittstelle eines Personal Computers ist. Dadurch entfällt in vorteilhafter Weise eine Verkabelung zwischen Steuergerät und PC für Mess- und/oder Applikationszwecke. Dabei wird die hardware- und softwaremäßige Beschaltung eines PCs nachgebildet. Die Nachbildung wird durch den Gateway-Microcontroller realisiert.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Ansprüchen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Die einzige Figur zeigt den Aufbau des drahtlosen Kommunikationssystems bestehend aus einem Steuergerät, vorzugsweise im Motorraum, und einem Messrechner, vorzugsweise im Fahrzeug, welche über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle zum gegenseitigen Datenaustausch miteinander verbunden sind.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In der einzigen Figur ist ein Steuergerät 4 dargestellt, welches im Kraftfahrzeug, vorzugsweise im Motorraum, angeordnet ist. Die im Rahmen der nachfolgend beschriebenen Vorgehensweise wesentlichen Komponenten des Steuergeräts 4 sind in 1 dargestellt. Dies sind der oder die Microcontroller (1.1, 1.2) des Steuergeräts, die über eine serielle Schnittstelle (z. B. SPI, SCI) oder über eine parallele Schnittstelle (Bus) mit einem Gateway-Microcontroller 2 verbunden sind. Dieser Gateway-Controller 2 ist wiederum mit einer Schnittstellenkomponente 3 verbunden, welches eine breitbandige Verbindung über eine Antenne 9 zu einer Luftschnittstelle 8 bereitstellt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Schnittstellenkomponente 3 eine WLAN-PCMCIA-Karte, welche die standardisierte WLAN-Schnittstelle bedient. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Komponenten 2 und 3 in das Steuergerät 4 integriert, wobei das Steuergerät auch die Spannungsversorgung für diese Komponenten bereitstellt. In einer vorteilhaften Ausführung sind diese Komponenten auf einer eigenen Leiterplatte angeordnet, die als zweite Lage im Gehäuse des Steuergerätes angeordnet ist. In anderen Ausführungen bilden die Komponenten 2 und 3 zusammen mit der Antenne 9 eine eigene Steuereinheit, die über die Schnittstelle 7 mit einem oder mehreren Steuergeräten im Fahrzeug verbunden sind.
Ferner ist ein externes Lesegerät 11 vorgesehen, vorzugsweise ein Laptop oder ein Messrechner, der sich in der Nähe des Steuergeräts 4 befindet, also insbesondere im Kraftfahrzeuginnenraum oder in dessen Kofferraum. Er umfasst den eigentlichen Rechner 6 sowie ein Schnittstellenelement 5, das über die Antenne 10 zur Kommunikation über die Luftschnittstelle dient. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer WLAN-Kommunikationsverbindung stellt der Baustein 5 einen WLAN-Baustein dar, beispielsweise ebenfalls eine WLAN-PCMCIA-Karte, eine WLAN-PCI-Karte oder eine WLAN-Basisstation.
Wesentlich ist, dass die Verbindung zwischen den beiden Einheiten über die Luftschnittstelle breitbandig konfigurierbar ist. In der bevorzugten Ausführung wird dabei eine WLAN-Komponente (z. B. eine PCMCIA-Karte oder ähnliches) direkt in ein Steuergerät im Motorraum integriert, wobei eine PC-Schnittstelle hardware- und softwaremäßig nachgebildet wird und die Ansteuerung der WLAN-Komponente mittels des ebenfalls in das Steuergerät integrierten Gateway-Controllers erfolgt. Neben der oben angesprochenen WLAN-Kommunikationsverbindung im Rahmen des bevorzugten Ausführungsbeispiels werden in anderen Ausführungsbeispielen die entsprechenden Komponenten durch UMTS-Module oder ein entsprechenden Kommunikations-Chip-Set für Datenkommunikation in zellularen Netzen ersetzt. In diesem Fall ist die Komponente 5 ein Modem. Vorteil dieser Lösung ist, dass Daten aus dem Steuergerät 4 nicht nur auf einen Messrechner im Innenraum oder Kofferraum des Kraftfahrzeugs übertragen werden können, sondern auch an einen Messrechner außerhalb des Kraftfahrzeugs.
Die Funktionsweise der in 1 dargestellten Anordnung ist wie folgt. Die zum Messrechner 11 zu übertragenden Daten werden von dem bzw. den Microcontrollern 1.1, 1.2 über die serielle oder parallele Schnittstelle 7 zum Gateway-Controller 2 übertragen. Dieser liest die Daten via Polling oder ausgelöst durch Interrupts ein. Im Gateway-Controller findet mittels Software eine Umsetzung der Daten zur Übertragung mittels eines Internetprotokolls (IP) statt. Die Umsetzung besteht dabei im Wesentlichen aus einer Reformatierung und einer Resegmentierung der Daten, um die Steuergerätedaten auf Basis des Internetprotokolls mittels speziellen Datenübertragungsprotokollen wie TCP, oder UDP zu übertragen. Auf diese Übertragungsprotokolle ist noch ein zusätzliches logisches Protokoll, das eigentliche Messtechnikprotokoll aufgesetzt. Der Gateway-Controller 2 übernimmt dabei die Ansteuerung der WLAN-Karte 3, deren elektrische Schnittstelle eine Nachbildung der entsprechenden Schnittstelle eines Personal Computers ist. Die Nachbildung wird durch den Gateway-Controller realisiert.
Die neu formatierten Daten werden dann mittels des Übertragungsprotokolls von der WLAN-Karte 3 zur Komponente 5 übertragen und von dort weiter an die entsprechende Software im Messrechner 6. Da die Datenübertragung zwischen den Komponenten bidirektional ist, erfolgt in umgekehrter Reihenfolge die Übertragung von Daten vom Messerechner (6) zum Steuergerät (4) in entsprechender Weise.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel werden WLAN-Komponenten eingesetzt, die die Anforderungen im Bezug auf Datenrate, Interferenzfestigkeit und Sendeleistung für eine Datenübertragung aus dem Motorraum erfüllen. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang auch die kommerzielle Verfügbarkeit integrierter standardisierter Bausteine. In einer alternativen Ausführungsform werden speziell für die Datenübertragung aus dem Motorraum entwickelte Kommunikationsmodule, beispielsweise Front-End, Basisbandchip, Kommunikationscontroller, etc. zum Einsatz gelangen.
In einer weiteren Ausführung werden die WLAN-Komponenten durch speziell für den Anwendungszweck entwickelte Kommunikationskomponenten ersetzt und das Übertragungsprotokoll durch ein speziell für den Anwendungsfall im Rahmen der Entwicklung und Applikation von Steuergeräten im Motorraum eines Kraftfahrzeugs entwickeltes Protokoll ersetzt.
Die oben erwähnten Komponenten umfassen alle zur Realisierung einer drahtlosen Kommunikation benötigten Subkomponenten (Basisbandchip, Front-End).

Claims

Drahtloses Kommunikationssystem für wenigstens eine Steuereinheit in einem Fahrzeug, wobei ein Gateway-Controller (2) vorgesehen ist, der einerseits über eine erste Schnittstelle (7) mit wenigstens einem Microcontroller (1.1; 1.2) einer Steuereinheit des Fahrzeugs verbunden ist, der ferner über eine zweite Schnittstelle an eine drahtlose Kommunikationsverbindung (8) angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schnittstelle eine Schnittstellenkomponente (3) umfasst, welche eine breitbandige Verbindung über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle (8) bereitstellt, wobei die zweite Schnittstelle durch hardware- und softwaremäßige Nachbildung einer entsprechenden Schnittstelle eines Personal Computers ausgebildet ist und wobei die Schnittstellenkomponente (3) eine Komponente zur Realisierung des standardisierten WLAN-Protokolls ist, wobei ein eigentliches Messtechnikprotokoll mittels speziellen Datenübertragungsprotokollen, nämlich TCP oder UDP, übertragen wird.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gateway-Controller (2), die Schnittstellenkomponente (3) und der wenigstens eine Microcontroller (1.1; 1.2) in ein Steuergerät (4) integriert sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gateway-Controller (2) und der Microcontroller (1.1; 1.2) der Steuereinheit in einem gemeinsamen Steuergerät (4) untergebracht sind, wobei der Gateway-Controller (2) und die Schnittstellenkomponente (3) auf einer eigenen Leiterplatte angeordnet sind, die als zweite Lage im Gehäuse des Steuergeräts (4) angeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit und/oder der Gateway-Controller (2) im Motorraum des Fahrzeugs untergebracht ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gateway-Controller (2) über die zweite Schnittstelle mit einem Rechner (11) in Verbindung steht, der über eine Schnittstellenkomponente (5) für die drahtlose Kommunikationsschnittstelle sowie über einen Messrechner (6) oder einen Laptop (6) verfügt.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (11) im Fahrzeuginnenraum oder Kofferraum des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gateway-Controller (2) Daten des wenigstens einen Microcontrollers (1.1; 1.2) aufnimmt, diese Daten zur Übertragung über ein Internetprotokoll umsetzt und die umgesetzten Daten mittels Ansteuerung der Schnittstellenkomponente (3) der zweiten Schnittstelle sendet und/oder in umgekehrter Weise Daten über die zweite Schnittstelle empfängt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbildung durch den Gateway-Controller (2) realisiert wird.