DE19825817C1 - Motor vehicle multi-function control system e.g. for anti - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugsteuersystem, das mehrere Steuergeräte aufweist, die über einen Datenbus mit einander verbunden sind.The invention relates to a motor vehicle control system that has several control units, which are connected via a data bus are connected.
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.Such a motor vehicle control system is known, for example, from patent specification EP 0 613 428 B1 and is shown by way of example in FIG. 4. This has various control units, for example for controlling an anti-lock braking system (ABS), an anti-slip control (ASR), the combustion engine (Motor Management / Emission Control), an electronic transmission control (Gear Control, Speed Control), an airbag system (AIR BAG ) etc. on. Data is sent to or received from the connected devices via the data bus. Each control device connected to the bus has a microcontroller, through which the data supplied is processed and the other devices - partly via the bus - are controlled. Due to increasingly complex control functions, the microprocessors have to become more and more powerful, even if they are not constantly active.
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.In another known motor vehicle control system (DE 34 20 581 A1) are control units with a central control unit connected via a data bus. The data exchange between the control units is time-division multiplexed carried out.
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.It is also known to be an electronic immobilizer control unit lock to use multiple times (DE 195 25 180 C1). This serves the control unit also acts as a gateway between two data networks ken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug steuersystem zu schaffen, das einfach aufgebaut ist und mög lichst wenig Hardwarekomponenten benötigt.The invention has for its object a motor vehicle to create a control system that is simple and possible as few hardware components as possible.
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. According to the invention, this problem is solved by the features of Claim 1 solved. In this case, at least two have tax devices on a common computing unit, but on the accessed alternately within different periods will.
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.Thus, at least one powerful computing unit becomes one saved. Advantageous embodiments of the inventions are represented in the subclaims. So it is beneficial if any of the control devices to control theft protection systems is used. Because the anti-theft system only then is needed when the vehicle is parked, when access to the Vehicle is sought or when the engine is started this control unit can be switched to Re access the kitchen unit. After that, the computing unit will not more needed for the theft protection system. Subsequently can other control units, such as the airbag control unit, the Engine control unit, the transmission control unit or the brake control device to this processor with full availability to grab. A powerful micro is used as the computing unit controller or microprocessor used, but not needs to be more extensively trained than previously Individual control units used microcontrollers.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are described below the schematic drawings explained in more detail. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Kraftfahr zeugsteuersystems, Fig. 1 generating a control system block diagram of the motor vehicle according to the invention,
Fig. 2 ein Zeitdiagramm des Kraftfahrzeugsteuersystems, Fig. 2 is a timing diagram of the vehicle control system,
Fig. 3 ein Blockschaltbild zweier Steuergeräte des Kraft fahrzeugsteuersystems nach Fig. 1 und Fig. 3 is a block diagram of two control units of the motor vehicle control system according to Fig. 1 and
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer System- und Netzwerkarchi tektur im Kraftfahrzeug. Fig. 4 is a block diagram of a system and network architecture in the motor vehicle.
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.An embodiment of a motor vehicle control system is based on an anti-theft system and personal protection systems explained in more detail. With the anti-theft system access to the motor vehicle (unlocking one or all doors ren) only after proof of authorization and the start of the Motors (releasing the immobilizer) also only after verification an authorization.
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.The personal protection system (airbag) is active when the engine is running activates and monitors whether there is an airbag in the event of an accident must be ignited or not. After switching off the ignition this system is deactivated.
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.When the ignition is switched off, the immobilizer is activated and when you get out of the car the theft Protection system activated to lock the vehicle doors and monitor the interior and alarm if necessary to solve.
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.The anti-theft system is hereinafter referred to as control unit A (ECU A; Fig. 1). The control unit A has a computing unit (hereinafter referred to as microcontroller 1 ), which is connected to a sensor 2 (for example, fingerprint sensor) for detecting the proof of the authorization. The sensor 2 can also be replaced by a receiving unit that receives and evaluates code signals from a portable electronic key.
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.The microcontroller 1 is connected via various interfaces 3 to a CAN bus 4 on the one hand and via a signal bus 5 to other sensors 6 , 7 , 8 on the other hand. In addition, an energy store 9 (energy reserve) is arranged in control unit A.
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. The sensors 6-8 , such as squib 6 (Squib), acceleration sensor 7 (accelerometer) or pressure sensors 8 (pressure sensor) are connected via A / D converter 10 and further interface circuits 11 to the signal bus 5 .
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.A control device for personal protection is referred to below as control device B (ECU B). The control unit B is connected to the signal bus 5 . The personal protection system is controlled by this control device B. It has a central acceleration sensor 12 , the signals of which are transmitted to the control unit A via an A / D converter 13 and an interface 11 . In addition, a mechanical acceleration switch 14 (safing sensor) is present in the control unit B, when it responds and when a sufficiently strong impact is triggered by evaluating the signal from the acceleration sensor 12 or the acceleration sensor 7, a signal for triggering the airbag is generated becomes.
Die Signalverarbeitung geschieht ausschließlich in dem zen tralen Mikrocontroller 1, der hier beispielhaft in dem Steu ergerät A angeordnet ist.The signal processing takes place exclusively in the central microcontroller 1 , which is arranged here by way of example in the control unit A.
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.As long as the motor vehicle is parked and not yet started, the anti-theft system is active, ie the doors are locked and the immobilizer and the alarm system are activated. The personal protection system is not yet required. The full computing capacity of the microcontroller 1 can therefore be available to the theft protection system.
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.As soon as the doors are unlocked and the immobilizer is unlocked, the anti-theft system can be deactivated, which means that it no longer requires computing power. The provisional inactivity of the theft protection system can be recognized by setting a flag in the microcontroller 1 for other control devices, or automatically a few seconds after the ignition is switched on when the engine is started.
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.A few seconds after the ignition is switched on or the engine is started, the personal protection system becomes active and monitors whether the motor vehicle is experiencing an unacceptably long deceleration. If such a delay is detected, the squibs 6 are activated, which inflate one or more air bags in order to protect the driver and front passenger from major injuries. As long as the vehicle is in operation, the computing power of the microcontroller 1 is only used by the personal protection system.
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.As soon as the vehicle stops or the engine is switched off, the personal protection system is not required. The computing power of the microcontroller 1 can now again be available to the anti-theft protection system with access control, interior monitoring and immobilizer.
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.The times at which the various control devices are activated and have full access to the microcontroller 1 are shown by way of example in FIG. 2. If a control device is activated, this is illustrated in FIG. 2 by the logic state 1 . In logic state 0, the respective control device is inactive, ie it does not require any computing power from the microcontroller 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. FIG. 2A shows the anti-theft protection system that is in operation until the vehicle is started. During operation of the vehicle, the engine control ( FIG. 2B), the personal protection system ( FIG. 2C) and possibly existing seat identifications ( FIG. 2D) are then active. These systems become inactive again as soon as the engine is switched off. The anti-theft system then becomes active again and requires the full computing power of the microcontroller 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.The microcontroller 1 must be very powerful, since it has to constantly process signals that are supplied to the control unit from outside. In the case of the theft protection system, these signals can come, for example, from the fingerprint sensor 2 . This is required so that the user places his finger on it to prove authorization. The fingerprint is captured. After comparison with stored patterns, the vehicle is unlocked if the fingerprint detected at least largely matches the stored patterns.
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.In the case of the personal protection system, the signals from the acceleration sensors 7 , 12 are continuously evaluated. If the acceleration is inadmissibly high, the microcontroller 1 immediately recognizes whether an accident has occurred or not by comparing the measured values with stored reference values.
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.Referring to FIG. 3, the control apparatus A may include a microcontroller 1, which is not arranged on a chip together with the restli chen electronic components of the control device. These are arranged on a user-specific chip 15 (ASIC).
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.The control unit B does not need to have a powerful microcontroller, but only an electronic circuit with sensors, drivers and interfaces. The control device B uses the microcontroller 1 of the control device A at times when the control device A does not require the microcontroller 1 . Thus, the full computing power of the microcontroller 1 is available to each control unit without losses.
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).The data and signals that are exchanged between the control units can be sent to other devices in the motor vehicle via the CAN bus 4 (High Speed HS and / or Low Speed LS) or other data buses, such as Diagnostic sebus ISO 9141 (compare also 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.At least one microcontroller 1 is shared by at least two control units A and B by the motor vehicle control system according to the invention. However, this occurs at times when the respective other control device does not access the microcontroller 1 . For example, the thief protection system and the airbag control system can access a common microcontroller 1 .
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.Likewise, other control devices, such as the engine control 16 , the electronic transmission control 17 , the ABS control together with the anti-slip control 18 , the active damping control 19 , a navigation system 20 , etc. can each access a microcontroller 1 that is only used temporarily by one other control unit is required. The full computing power of the microcontroller 1 is thus available to each control device. The function of each individual control device is not restricted by this. While a control device actively accesses the microcontroller 1 , the other control devices, which are also connected to the microcontroller 1 , are inactive due to the system.
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.In this way, the control unit, in which the Mikrocon troller 1 is arranged, can be arranged at a central location in the vehicle. The place of attachment of the control unit is no longer dependent on the functions to be controlled and the installation locations of the connected sensors 6-8 , so that around the microcontroller 1 all units and sensors can be placed that are necessary to use to communicate with the other components of the overall system.
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