DE19825817C1 - Kraftfahrzeugsteuersystem - Google Patents

Abstract

Das Kraftfahrzeugsteuersystem weist zumindest zwei Steuergeräte (A, B) auf, die über einen Datenbus (4) miteinander verbunden sind. Die Steuergeräte sind zu unterschiedlichen Zeiten aktiv und greifen dabei jeweils mit voller Rechenleistung auf eine gemeinsame Recheneinheit (1) zu. Vorteilhafterweise ist ein Steuergerät ein Diebstahlschutzsystem und das andere Steuergerät ein Personenschutzsystem. Das Diebstahlschutzsystem ist während des Parkens des Kraftfahrzeugs aktiv, wohingegen das Personenschutzsystem nur während der Fahrt aktiv ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugsteuersystem, das mehrere Steuergeräte aufweist, die über einen Datenbus mit­ einander verbunden sind.

Ein solches Kraftfahrzeugsteuersystem ist beispielsweise aus der Patentschrift EP 0 613 428 B1 bekannt und ist beispiel­ haft in der Fig. 4 dargestellt. Dieses weist diverse Steuer­ geräte, zum Beispiel zum Steuern eines Antiblockiersystems (ABS), einer Antischlupfregelung (ASR), des Verbrennungsmo­ tors (Motor Management/Emission Control), einer elektroni­ sche Getriebesteuerung (Gear Control, Speed Control), eines Airbagsystems (AIR BAG) usw. auf. Über den Datenbus werden Daten an die angeschlossenen Geräte gesendet oder von diesen empfangen. Jedes an den Bus angeschlossene Steuergerät weist jeweils einen Mikrocontroller auf, durch den die angeliefer­ ten Daten verarbeitet werden und der weitere Geräte - zum Teil über den Bus - steuert. Auf Grund von immer komplexer werdenden Steuerfunktionen müssen die Mikroprozessoren immer leistungsfähiger werden, auch wenn sie nicht ständig aktiv sind.

Bei einem weiteren bekannten Kraftfahrzeugsteuersystem (DE 34 20 581 A1) stehen Steuergeräte mit einer zentralen Steuerein­ heit über einen Datenbus in Verbindung. Der Datenaustausch zwischen den Steuergeräten wird im Zeitmultiplexverfahren durchgeführt.

Es ist auch bekannt, ein Steuergerät elektronischen Wegfahr­ sperre mehrfach zu nutzen (DE 195 25 180 C1). Hierbei dient das Steuergerät auch als Gateway zwischen zwei Datennetzwer­ ken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug­ steuersystem zu schaffen, das einfach aufgebaut ist und mög­ lichst wenig Hardwarekomponenten benötigt.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Dabei weisen zumindest zwei Steuer­ geräte eine gemeinsame Recheneinheit auf, auf die jedoch wechselweise innerhalb unterschiedlicher Zeiträume zugegrif­ fen wird.

Somit wird zumindest eine leistungsfähige Recheneinheit ein­ gespart. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen werden in den Unteransprüchen dargestellt. So ist es vorteilhaft, wenn eines der Steuergeräte zum Steuern des Diebstahlschutz­ systems verwendet wird. Da das Diebstahlschutzsystem nur dann benötigt wird, wenn das Fahrzeug geparkt ist, wenn Zugang zum Fahrzeug begehrt wird oder wenn der Motor gestartet werden soll, kann dieses Steuergerät während dieser Zeit auf die Re­ cheneinheit zugreifen. Danach wird die Recheneinheit nicht mehr für das Diebstahlschutzsystem benötigt. Anschließend können weitere Steuergeräte, wie das Airbagsteuergerät, das Motorsteuergerät, das Getriebesteuergerät oder das Bremssteu­ ergerät auf diese Recheneinheit bei voller Verfügbarkeit zu­ greifen. Als Recheneinheit wird ein leistungsfähiger Mikro­ controller oder Mikroprozessor verwendet, der jedoch nicht umfangreicher ausgebildet sein braucht als ein bisher für die einzelnen Steuergeräte verwendete Mikrocontroller.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Kraftfahr­ zeugsteuersystems,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm des Kraftfahrzeugsteuersystems,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zweier Steuergeräte des Kraft­ fahrzeugsteuersystems nach Fig. 1 und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer System- und Netzwerkarchi­ tektur im Kraftfahrzeug.

Ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugsteuersystems wird anhand eines Diebstahlschutzsystems und eines Personenschutz­ systems näher erläutert. Mit dem Diebstahlschutzsystem wird der Zugang zum Kraftfahrzeug (Entriegeln einer oder aller Tü­ ren) nur nach Nachweis einer Berechtigung und der Start des Motors (Lösen der Wegfahrsperre) ebenfalls nur nach Nachweis einer Berechtigung zugelassen.

Das Personenschutzsystem (Airbag) ist bei laufendem Motor ak­ tiviert und überwacht, ob im Falle eines Unfalls ein Airbag gezündet werden muß oder nicht. Nach Ausschalten der Zündung wird dieses System deaktiviert.

Beim Ausschalten der Zündung wird die Wegfahrsperre aktiviert und beim Aussteigen aus dem Kraftfahrzeug wird das Diebstahl­ schutzsystem aktiviert, um die Fahrzeugtüren zu verriegeln und den Innenraum zu überwachen und gegebenenfalls Alarm aus­ zulösen.

Das Diebstahlschutzsystem wird im folgenden beispielhaft als Steuergerät A (ECU A; Fig. 1) bezeichnet. Das Steuergerät A weist eine Recheneinheit (im folgenden als Mikrocontroller 1 bezeichnet) auf, die mit einem Sensor 2 (beispielsweise Fin­ gerabdrucksensor) zum Erfassen des Nachweises der Berechti­ gung verbunden ist. Der Sensor 2 kann auch durch eine Emp­ fangseinheit ersetzt werden, die Codesignale eines tragbaren elektronischen Schlüssels empfängt und auswertet.

Der Mikrocontroller 1 ist über verschiedene Schnittstellen 3 mit einem CAN-Bus 4 einerseits und über einen Signalbus 5 mit weiteren Sensoren 6, 7, 8 andererseits verbunden. Zusätzlich ist ein Energiespeicher 9 (Energy Reserve) in dem Steuergerät A angeordnet.

Die Sensoren 6-8, wie Zündpillen 6 (Squib), Beschleuni­ gungssensor 7 (Accelerometer) oder Drucksensoren 8 (Pressure Sensor) sind über A/D-Wandler 10 und weitere Schnittstellen­ schaltungen 11 mit dem Signalbus 5 verbunden.

Ein Steuergerät für den Personenschutz wird im folgenden als Steuergerät B (ECU B) bezeichnet. Das Steuergerät B ist mit dem Signalbus 5 verbunden. Durch dieses Steuergerät B wird das Personenschutzsystem gesteuert. Es weist einen zentralen Beschleunigungssensor 12 auf, dessen Signale über einen A/D- Wandler 13 und eine Schnittstelle 11 zu dem Steuergerät A übertragen wird. Zusätzlich ist ein mechanischer Beschleuni­ gungsschalter 14 (Safing Sensor) in dem Steuergerät B vorhan­ den, bei dessen Ansprechen sowie bei Ermittlung eines zum Auslöen ausreichend starken Aufpralls durch Auswerten des Si­ gnals des Beschleunigungssensors 12 oder des Beschleunigungs­ sensors 7 ein Signal zum Auslösen des Airbags erzeugt wird.

Die Signalverarbeitung geschieht ausschließlich in dem zen­ tralen Mikrocontroller 1, der hier beispielhaft in dem Steu­ ergerät A angeordnet ist.

Solange das Kraftfahrzeug geparkt und noch nicht gestartet ist, ist das Diebstahlschutzsystem aktiv, d. h. die Türen sind verriegelt und die Wegfahrsperre sowie die Alarmanlage sind aktiviert. Das Personenschutzsystem wird noch nicht benötigt. Daher kann die volle Rechnerkapazität des Mikrocontrollers 1 dem Diebstahlschutzsystem zur Verfügung stehen.

Sobald die Türen berechtigt entriegelt und die Wegfahrsperre berechtigt gelöst ist, kann das Diebstahlschutzsystem inakti­ viert werden, d. h. es benötigt keine Rechenleistung mehr. Das vorläufige Inaktivsein des Diebstahlschutzsystems kann durch setzten eines Flags im Mikrocontroller 1 für andere Steuerge­ räte erkennbar sein, oder einige Sekunden nach Einschalten der Zündung automatisch mit Starten des Motors.

Einige Sekunden, nachdem die Zündung eingeschaltet oder der Motor gestartet wurde, wird das Personenschutzsystem aktiv und überwacht, ob dem Kraftfahrzeug eine unzulässig große Verzögerung widerfährt. Wird eine solche Verzögerung erkannt, so werden die Zündpillen 6 aktiviert, die einen oder mehrere Luftsäcke aufblasen, um den Fahrer und Beifahrer vor größeren Verletzungen zu schützen. Solange das Fahrzeug in Betrieb ist, wird die Rechenleistung des Mikrocontrollers 1 nur von dem Personenschutzsystem in Anspruch genommen.

Sobald das Fahrzeug steht oder der Motor wieder abgestellt wird, wird das Personenschutzsystem nicht benötigt. Die Re­ chenleistung des Mikrocontrollers 1 kann nun wieder dem Dieb­ stahlschutzsystem mit Zugangskontrolle, Innenraumüberwachung und Wegfahrsperre zur Verfügung stehen.

Die Zeiten, zu denen die verschiedenen Steuergeräte aktiviert sind und voll auf den Mikrocontroller 1 zugreifen, sind in der Fig. 2 beispielhaft dargestellt. Wenn ein Steuergerät aktiviert ist, so wird dies in der Fig. 2 durch den logi­ schen Zustand 1 verdeutlicht. Im logischen Zustand 0 ist das jeweilige Steuergerät inaktiv, d. h. es benötigt keine Rechen­ leistung des Mikrocontrollers 1.

In der Fig. 2A ist das Diebstahlschutzsystem dargestellt, das solange in Betrieb ist, bis das Fahrzeug gestartet wird. Während des Betriebs des Fahrzeugs sind dann die Motorsteue­ rung (Fig. 2B), das Personenschutzsystem (Fig. 2C) und eventuell vorhandene Sitzerkennungen (Fig. 2D) aktiv. Diese Systeme werden wieder inaktiv, sobald der Motor abgeschaltet wird. Dann wird das Diebstahlschutzsystem wieder aktiv und benötigt die volle Rechenleistung des Mikrocontrollers 1.

Der Mikrocontroller 1 muß sehr leistungsfähig sein, da er ständig Signale, die dem Steuergerät von außen geliefert wer­ den, verarbeiten muß. Im Fall des Diebstahlschutzsystems kön­ nen diese Signale beispielsweise von dem Fingerabdrucksensor 2 kommen. Dieser wird dazu benötigt, daß der Benutzer seinen Finger zum Nachweis einer Berechtigung auf diesen auflegt. Der Fingerabdruck wird dabei erfaßt. Nach Vergleich mit ge­ speicherten Mustern wird das Fahrzeug entriegelt, falls der erfaßte Fingerabdruck mit den gespeicherten Mustern zumindest weitgehend übereinstimmt.

Im Falle des Personenschutzsystems werden die Signale der Be­ schleunigungssensoren 7, 12 ständig ausgewertet. Bei unzuläs­ sig hoher Beschleunigung, erkennt der Mikrocontroller 1 so­ fort, ob ein Unfall vorliegt oder nicht, indem er die gemes­ senen Werte mit gespeicherten Referenzwerten vergleicht.

Gemäß Fig. 3 kann das Steuergerät A einen Mikrocontroller 1 aufweisen, der nicht auf einem Chip zusammen mit den restli­ chen elektronischen Bauteilen des Steuergeräts angeordnet ist. Diese sind auf einem benutzerspezifischen Chip 15 (ASIC) angeordnet.

Das Steuergerät B braucht keinen leistungsfähigen Mikrocon­ troller aufzuweisen, sondern lediglich eine elektronische Schaltung mit Sensoren, Treibern und Schnittstellen. Das Steuergerät B greift zu Zeiten auf den Mikrocontroller 1 des Steuergeräts A zurück, in denen der Mikrocontroller 1 nicht von dem Steuergerät A benötigt wird. Somit stehen jedem Steu­ ergerät ohne Einbußen die volle Rechenleistung des Mikrocon­ trollers 1 zur Verfügung.

Die Daten und Signale, die zwischen den Steuergeräten ausge­ tauscht werden, können über den CAN-Bus 4 (High Speed HS und/oder Low Speed LS) oder sonstige Datenbusse, wie Diagno­ sebus ISO 9141, zu anderen Geräten im Kraftfahrzeug gesendet werden (vergleiche auch Fig. 4).

Durch das erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsteuersystem wird zu­ mindest ein einziger Mikrocontroller 1 von zumindest zwei Steuergeräten A und B gemeinsam genützt. Dies allerdings zu Zeiten, in denen das jeweils andere Steuergerät nicht auf den Mikrocontroller 1 zugreift. So kann beispielsweise das Dieb­ stahlschutzsystem und das Airbagsteuersystem auf einen ge­ meinsamen Mikrocontroller 1 zugreifen.

Ebenso können andere Steuergeräte, wie die Motorsteuerung 16, die elektronische Getriebesteuerung 17, die ABS-Steuerung zu­ sammen mit der Antischlupfregelung 18, die aktive Dämpfungs­ steuerung 19, eine Navigationssystem 20 usw. jeweils auf ei­ nen Mikrocontroller 1 zugreifen, der nur zeitweise von einem anderen Steuergerät benötigt wird. Somit steht jedem Steuer­ gerät die volle Rechenleistung des Mikrocontrollers 1 zur Verfügung. Die Funktion von jedem einzelnen Steuergerät wird dadurch nicht eingeschränkt. Während ein Steuergerät aktiv auf den Mikrocontroller 1 zugreift, sind systembedingt die anderen Steuergeräte, die ebenfalls an den Mikrocontroller 1 angeschlossen sind, inaktiv.

Auf diese Weise kann das Steuergerät, in dem der Mikrocon­ troller 1 angeordnet ist, an zentraler Stelle im Kraftfahr­ zeug angeordnet werden. Der Ort des Anbringens des Steuerge­ räts ist nicht mehr unbedingt mit den zu steuernden Funktio­ nen und den Einbauorten der verbundenen Sensoren 6-8 abhän­ gig, so daß um den Mikrocontroller 1 herum alle Einheiten und Sensoren plaziert werden können, die nötig sind, um mit den anderen Komponenten des Gesamtsystems zu kommunizieren.

Claims (4)

1. Kraftfahrzeugsteuersystem mit zumindest zwei Steuergeräten (A, B), die über einen Datenbus (4) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergeräte auf eine Recheneinheit (1) jeweils wechselweise innerhalb unterschied­ licher Zeiträume zugreifen.

2. Kraftfahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eines der Steuergeräte (A) ein Diebstahlschutz­ steuergerät ist.

3. Kraftfahrzeugsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Steuergeräte (B) ein Airbagsteuergerät, ein Motorsteuergerät, ein Getrie­ besteuergerät oder ein Bremssteuergerät sind.

4. Kraftfahrzeugsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (1) ein leistungsfähiger Mikroprozessor ist, der den Steuergeräten (A, B) zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit voller Rechenlei­ stung zur Verfügung steht.