EP3707873A1 - Steuereinheit und steuersystem für eine kombination aus einem fahrzeug und einem anbaugerät - Google Patents

Steuereinheit und steuersystem für eine kombination aus einem fahrzeug und einem anbaugerät

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Publication number
EP3707873A1
EP3707873A1 EP18803926.7A EP18803926A EP3707873A1 EP 3707873 A1 EP3707873 A1 EP 3707873A1 EP 18803926 A EP18803926 A EP 18803926A EP 3707873 A1 EP3707873 A1 EP 3707873A1
Authority
EP
European Patent Office
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control
vehicle
attachment
control unit
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18803926.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Putz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Syn Trac GmbH
Original Assignee
Syn Trac GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Syn Trac GmbH filed Critical Syn Trac GmbH
Publication of EP3707873A1 publication Critical patent/EP3707873A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/18—Network protocols supporting networked applications, e.g. including control of end-device applications over a network

Definitions

  • the present invention relates to a control unit and a control system for a combination of a vehicle and at least one attached to the vehicle attachment.
  • the integrated agricultural BUS system (LBS®) was first developed.
  • the successor is the Isobus® system.
  • the Isobus® has the task of standardizing various interfaces between the commercial vehicle and the attachment. These include plugs, cables but also data formats and interfaces.
  • the Isobus ® has not established itself as a standard, because there are a variety of, sometimes company-specific, specifications. For example, a utility vehicle which features Isobus ®, a UT (English:. Universal Terminal) and a job computer (TECU) have, but it does not necessarily include all other ingredients. Added to this are the company-specific standards.
  • DE 10 2011 006 052 A1 discloses a control system for a combination of an agricultural tractor and an agricultural, tractor-coupled device.
  • the control system includes a tractor control unit and a device control unit.
  • the tractor control unit is used to control the speed of the tractor.
  • the device controller controls both the functions of the device but is also coupled to the tractor control unit such that device speed requests are sent to the tractor control unit.
  • EP 1 277 388 A1 discloses a control system of an agricultural implement wherein a plurality of sensors connected to this agricultural implement may affect the operation of the implement. So z. For example, for harvesters, sensors can determine the nature of the soil and respond to the entire agricultural implement by adjusting performance.
  • the invention has for its object to provide a digital control unit and a control system for a combination of a vehicle and at least one coupled to the vehicle attachment, which allow a flexible coupling of different attachments to a vehicle.
  • Another object of the present invention is to provide a digital control unit and a control system for a combination of a vehicle and at least one attachment coupled to the vehicle, which allow easy development and maintenance.
  • a digital control unit has a central processor unit for controlling at least one component of a vehicle or an attachment and is provided with a control program unit which is stored and executable only on the control unit.
  • a component is a component of a vehicle or an attachment, which can be controlled electrically, electronically, mechanically or hydraulically. Other sprinkling options, such as via compressed air, are also possible.
  • a component may be, for example, a motor, a nozzle or a sensor.
  • the driving comprises activating, switching off, regulating and reading the components.
  • Other driving options such as Interrupting or signaling are also possible.
  • the digital control unit has an interface to a data bus, by means of which several operating elements can be coupled to the control unit and this control unit with one or more further control units.
  • an actuation message is generated and transmitted over the data bus, the actuation message containing at least information about the type of actuation and about the operating element that generated this actuation message.
  • the control program unit has a local assignment module that reads the actuation messages for a particular component coupled to the digital vehicle control unit from the data bus and forwards corresponding control signals to that component.
  • the control program unit has a central allocation module which generates a message to the local allocation module of this or one of the further control units in a new assignment of an operating element to a component and sends it via the data bus to the respective allocation module, so that this on this assignment of the control element stores the components in such a way that all actuation messages transmitted via the data bus are forwarded from the respective control element to this component in order to control them accordingly.
  • This digital control unit can thus be provided on a vehicle and / or an attachment, which can be coupled to one another, wherein operating elements can be assigned to any component of the vehicle or attachment in principle by means of the local assignment modules and the at least one central assignment module.
  • any attachments can be combined with a vehicle and yet a simple operation of the attachments is ensured.
  • This allows a flexible combination of attachments and vehicles.
  • a plurality of vehicles can be coupled together or to a vehicle and several implements can be coupled together.
  • a functional device which is provided with such a digital control unit can thus be arbitrarily coupled to another functional device which also has a digital control unit.
  • One of the digital control units has at least one central allocation module.
  • the local allocation module may be connected to one or more components of the respective functional device to which it is arranged.
  • the local allocation module controls these components to read the actuation messages for a particular component from the data bus and to pass control signals corresponding thereto.
  • These control signals may be the actuation messages themselves, which are then only passed through.
  • the local assignment modules it is also possible for the local assignment modules to be designed such that they convert the actuation messages into control signals suitable for the respective component. These control signals may be analog and / or digital control signals.
  • a control system for a combination of a vehicle and at least one attachment coupled to the vehicle.
  • the control system includes the following: a digital vehicle control unit having a central processor unit for controlling at least one component of the vehicle,
  • a digital add-on control unit having a central processing unit for controlling at least one component of the attachment
  • detachable data connection between the vehicle control unit and the add-on control unit, wherein the detachable data connection comprises a data bus
  • Each control unit has a control program unit which is stored and executable only on the respective control unit.
  • the control program units are each provided with an interface for communicating via the data bus, so that all control program units can exchange data.
  • control program units of the respective control units of the vehicle and the attachments are formed from each other completely independent. However, they can communicate with each other via the data connection. This makes it possible to develop and maintain the control program units completely independently. Nevertheless, it is possible that control elements which are connected to a control unit can drive components which are connected to another control unit by transmitting the corresponding actuation messages from one control unit to the other control unit via the data connection.
  • the entire control system acts as a unified control system with which he can control the vehicle and all attachments. Only the communication between the individual control units is standardized. So z. For example, the structure of the actuation messages is defined. As a result, the individual control program units can be developed and maintained independently of each other. Only a common data-technical interface for communicating via the data bus is necessary.
  • Such a vehicle control unit and / or at least one of the add-on control units are preferably provided with a central allocation module.
  • Each control program unit may have an output program module for outputting information which indicates the state of the control program unit and / or of the control program unit associated therewith.
  • pelten show components, wherein the output program block generates control commands with which this information is output directly to an output element.
  • An output element is, for example, a screen, a loudspeaker, a light source, such as a light-emitting diode.
  • the control commands generated by the output program block can be implemented directly by the output element, without the need for further implementation or processing of the control commands is necessary.
  • an output program module of a control unit of a function device can generate control commands, which are transmitted via the data connection to an output element of a control unit of another function device and output there without this other control unit having to process these control commands further. It only has to forward these control commands to the output element.
  • the output can be visual or as a sound signal.
  • the vehicle may have a coupling for coupling attachments, which has a drive shaft and / or a plug connection for at least one electrical line and / or a plug connection for a hydraulic line and / or a plug connection for a pneumatic line.
  • the control program units of the vehicle and implements are designed to influence the operation of the vehicle and / or attachment coupled thereto solely through instructions, requirements, commands that define the mechanical, electrical, hydraulic or pneumatic performance of a coupling becomes.
  • the term "power” here does not mean the physical power, but rather a power in a figurative sense, so that the action of the coupling components in the area of the coupling is unambiguously defined.
  • the hydraulic or pneumatic power can be defined as a pressure value or pressure range
  • Power can be defined as a current value, voltage value or as electrical power
  • mechanical power can be defined as torque, speed, or mechanical power in the narrower sense
  • these instructions, requirements, and commands can be upper and / or lower bounds
  • the power applied to the clutch can be agreed between the control units without the need for the desired power or an exact value of the power respective control unit has accurate knowledge of the function and structure of the other functional device.
  • the vehicle control unit and / or one of the other control units automatically detects whether a new add-on control unit has been coupled.
  • This can be realized, for example, by regularly sending identification telegrams through the respective control unit to all devices connected to the data bus.
  • the time interval between two identification telegrams is greater than 10 ms, preferably greater than 1 s and in particular greater than 3 s.
  • the time interval between two successive identification telegrams should not be greater than 10 s and preferably not greater than 5 s.
  • Identification messages are preferably standardized messages which are understood by each attachment without the need for prior communication or other connection establishment between the respective devices.
  • an implement sensor can be checked by a regular readout of an implement sensor, if a new attachment is connected.
  • the implement sensor may also actively send a signal to the vehicle control unit.
  • the implement sensor is, for example, a wire with a connector on the coupling. When an attachment is connected, the wire is shorted. The short circuit is then detected by the vehicle control unit.
  • Other sensors such as Pressure or proximity sensors with which the coupling can be registered are also possible.
  • a new coupled add-on control unit is automatically integrated into the data transmission system.
  • corresponding addresses are automatically assigned and / or the control units are automatically coordinated via a master / slave assignment.
  • initial messages are sent to the vehicle control unit.
  • initial messages may also be sent from the vehicle control unit to the add-on control unit.
  • These initial messages may contain information necessary for the initial connection. These may include, for example, lock commands that prohibit the user from operating certain systems, while the central allocation module allocates the components and controls.
  • the initial messages may also contain specification information of the attachment. In the simplest case, the initial messages can also represent only one type designation or MAC address.
  • the automatic recognition and integration of the attachment has the advantage that the coupling can be carried out very quickly. A user only has to mechanically attach the attachment to the vehicle. The logical connection is performed automatically. There are no further settings of the user necessary.
  • the central allocation module can generate a message to the local assignment module and send to this, whose component was previously assigned to the control element to cancel this assignment in a new assignment of a control.
  • This message can be the assignment message already explained above, which is then also read by this assignment module. However, it can also be a separate message for unassigning.
  • control program unit of that attachment may send one or more messages to the central mapping module in which at least the components of the attachment are defined so that the central mapping module can register those components. Likewise, corresponding messages of the vehicle are sent to the central allocation module.
  • These messages preferably include a component description and / or an interaction description.
  • the component description includes information as to which components are present on the respective implements or vehicle, which mechanical and electronic interfaces they have to the other devices, how the components can be operated, and / or what information they can send.
  • the interaction description includes information with which operating and output elements the respective attachment can be controlled.
  • they may include additional input information including information about required interfaces and / or input ranges, such as minimum or maximum values.
  • the component description and / or the interaction description may include data for a graphical user interface, such as pictograms or pictorial representations of components, parts of the vehicle, and / or attachments. It is also possible to include complete descriptions of a graphical user interface, for example in the form of a markup language file in the component description and / or the interaction description. In this graphical user interface, outputs and inputs can be actuated which comply with the requirements. accordance with the component description and / or the description of interaction. Therefore, the component description and / or the interaction description are taken into account when creating the graphical user interface.
  • the data can be used to modify an existing graphical user interface or create a completely new graphical user interface.
  • the corresponding control and output elements are assigned and the attachment can output the corresponding information via the control program unit. It is not necessary that the vehicle has advance information from the attachment. This has the advantage that even the vehicle unknown devices can be connected. The vehicle, or the output element must also keep any information about the attachment in stock. Thus, the software of the vehicle does not need to be updated when another attachment is connected. For example, if a plant protection device is connected as an attachment, the plant protection device transmits all the required information, such as. a pictogram, the number of nozzles, the position of the nozzles, etc. If now another plant protection device with a larger number of nozzles is connected, the information changes accordingly, so that they always remain current. Accordingly, no new information needs to be set on the vehicle.
  • the controls are arranged such that there are only two classes of actuation messages, one class containing a logical value (true or false) and the other class a numerical value indicating the degree of actuation.
  • the operation messages are unified, whether the control is a steering wheel, a joystick, a touch screen, a button, a pedal, a selector lever or the like.
  • the conversion of the actuation messages into control signals takes place at the local allocation modules, wherein numerical values can be used to generate a control signal which is proportional to the transmitting numerical value, an integral to the numerical values transmitted over a predetermined period or a derivative to the transmitting numerical values.
  • control signals can also be generated at the respective local allocation module, which is a combination of a proportional len and / or integral and / or differential signal.
  • the assignment module thus determines how the respective component reacts to the respective actuation on the operating element.
  • the operating elements which generate the actuating messages with a logical value are preferably designed such that there are different types of actuating messages, wherein one type each
  • a one-time signal (latch) until it is released. If you switch on pressing, the button will send an actuating message at regular intervals as soon as the button is pressed and until the switch receives the command to stop sending. If you switch on when releasing, the button will send an actuating message at regular intervals as soon as the button is released again and until the switch receives the command to stop sending. If it is switched until it is released, the button sends an actuating message at regular intervals as long as the button is pressed. If the button is no longer pressed, the actuation messages stop. When latching, only a single short actuation message is sent in each case. The exception here is the latch until letting go. Here, a short actuation message is sent both when pressed and when released.
  • horn signal it may make sense that the signal is only generated until the button is released.
  • the light should be generated as soon as you press the button and then not stop when you release the button.
  • the unified actuation messages thus make it easy to exchange different controls, such as a steering wheel, joystick, or scale, on a touch screen to control a particular component.
  • a steering wheel control component mower of the attachment is assigned, so that with the steering wheel, the alignment of the mower from Be - user of the vehicle can be controlled.
  • a joystick is assigned to the steering mechanism component of the vehicle so that the user can manually change the direction of the vehicle if necessary.
  • the control system may comprise at least one plug-in connection with an electrical interface for detachably coupling a control element, wherein the control program unit has one or more user interface modules in order to be able to communicate with a control element which can be coupled thereto.
  • different operating elements can be coupled, which can communicate with any local allocation modules via a respective user interface module.
  • the operating interface modules each generate the operation messages when the operating element is operated.
  • Output elements can also be coupled to this electrical interface.
  • Such an operable control element can also be an output element at the same time, as is the case with the touchscreen, for example.
  • the control system may include a plurality of central allocation modules, wherein the central allocation modules are configured to synchronize. Each change of an assignment is immediately forwarded via the data connection to the other central assignment modules, which read and save these changes.
  • control program unit of the control system and in particular the local allocation module are constructed in layers.
  • the layers include an input layer, a functional layer and an output layer.
  • the input layer contains program blocks which read in the incoming data from the data bus, sensors or the like.
  • the program modules of the input layer forward this data to program blocks of the functional layer to which they are processed.
  • the program blocks of the functional layer forward the data to program blocks of the output layer, to which the data is then forwarded to components or other control units. These data can be output as analog or digital control signals directly to the components or relayed as messages over the data bus.
  • the functional layer is preferably subdivided into an allocation layer and into a signal layer.
  • the program blocks are included, with which the incoming actuation messages are assigned to a specific component. As a result, these actuation messages are forwarded to program components of the signal layer, which generate the corresponding control signals for this component from the actuation messages.
  • the software can be very easily created and modified, since it is divided into individual components, which are often configured similarly.
  • the software structure thus guarantees the greatest possible independence from hardware components or platforms. If these are exchanged or adapted, only a relatively small adaptation to the respective layer has to be made. If, for example, the bus system is exchanged, then only the input and possibly the output layer has to be adapted.
  • Another aspect of the present invention relates to an adapter for an attachment for a control system as discussed above.
  • This adapter can be coupled to the data bus and has a local allocation module for the attachment. With such an adapter existing attachments can be integrated into the control system.
  • a vehicle in particular a tractor is provided, which has a digital control unit explained above.
  • an attachment having a digital control unit as discussed above, which digital control unit may be provided with a central mapping module, but need not necessarily have a central mapping module.
  • this held information may include authorization information that authorizes the information held on the vehicle certain actions perform.
  • This information can be, for example, a certificate file.
  • the authorization information can be used to prevent the vehicle from being manipulated, damaged or stolen by connecting a manipulated attachment.
  • FIG. 1a schematically shows a control system according to the invention in a combination of a vehicle and a coupled attachment in side view
  • FIG. 1b shows a control unit in a block diagram
  • 3a shows a schematic structure of the software structure for vehicle operation
  • 3b shows a schematic structure of the layer structure of the software
  • FIG. 4 a shows a schematic diagram of the visualization
  • FIG. 4 b shows a schematic diagram of the visualization of attachments without a control program unit
  • FIG. 5a shows a schematic structure of the internal control structure of the vehicle
  • FIG. 5b shows a schematic diagram of the internal bus structure
  • FIG. 5c shows a further schematic diagram of the internal bus structure
  • FIG. 6 shows a schematic structure of a vehicle data bus
  • FIG. 7 shows a schematic structure of a powertrain data bus
  • 8 shows a schematic structure of a bus structure between a vehicle control unit and an add-on control unit
  • Fig. 9 shows a schematic structure of a Isobus ® -connection
  • FIG. 10 shows a schematic diagram of the parameter telegrams
  • FIG. IIa shows a schematic diagram of the mapping
  • FIG. IIb shows another schematic diagram of the mapping
  • FIG. 12 shows a schematic diagram of the control elements telegrams
  • FIG. 13 shows a schematic diagram of the control of the propulsion valves
  • 15 shows a schematic diagram of an alternative communication between a display and an attachment without a web browser
  • FIG. 16 schematic representation of possible combinations of the control of attachments at the connection point with vehicle control
  • FIG. 17 schematic representation of possible combinations of the control of attachments via a control program unit on the attachment
  • FIG. 18 shows a schematic representation of possible combinations of the control of attachments via control units at the connection point with vehicle control and control of complex implements via their control units, which are connected via additional connections in the vehicle.
  • a first exemplary embodiment of a control system 3 comprises a vehicle 1, data buses 6 and an attachment 2 (FIG. 1 c).
  • the vehicle 1 has at least one component 29, a digital control unit 4 for controlling at least one component of the vehicle, operating elements 7 for operating the vehicle and / or attachment components, output elements 23 for displaying information of the vehicle and / or attachment Components and an operator terminal display 25 on.
  • the attachment 2 has at least one component 29, a digital cultivation control unit 5 for controlling at least one component of the attachment.
  • a component 29 may, for example, be a motor, a controller, a program block for control telegrams for subsystems 32 or a program block for valves 31.
  • the output element 23 is a device for outputting information
  • an output execution module 124 is a computer program held at the output element 23.
  • the vehicle control unit 4 (FIG. 1b) has a processor unit 41, a power supply connection 42, at least one external interface 43 and a memory unit 44, which interconnects in a conventional manner known per se, ie. h., Signaltechnisch in terms of a data line and energy technology in terms of a power supply in a suitable manner are interconnected.
  • the processor unit 41 has data management units 411, data storage units 412 and data transfer units 413.
  • the attachment control unit 5 is designed like the vehicle control unit 4.
  • the data buses 6 are formed from two data buses 9, a CAN bus 9a and an Ethernet 9b.
  • the CAN bus 9a is used as a stable bus primarily for the transmission of operation messages and execution messages.
  • the fast Ethernet 9b connection is primarily used for visualization.
  • the controls 7 may be, inter alia, a push button, a steering wheel, a joystick, a keyboard, controls or a touch screen.
  • the output elements 23 may be, inter alia, a screen, a text display, a light, a speaker, a siren, or a printer.
  • the operating terminal display 25 has a Ausgabeausnewsmodul 124 and a control module 13 and is essentially a combination of an output element 23 and a control element 7.
  • the control terminal display 25 is formed such that a on the local control element module 13 includes software that Information received over the Ethernet data bus 9b can be displayed. In the simplest case, this software is a web browser 33.
  • the vehicle 1 and the attachment 2 can be separated and connected to a coupling 61.
  • This coupling 61 has a coupling plate 6100.
  • the coupling plate 6100 will be described (FIG. 1c).
  • the coupling plate 6100 is provided for forming electrical, electronic, hydraulic and / or pneumatic connections.
  • This coupling plate 6100 comprises an approximately planar base plate 6101.
  • This base plate 6101 may be provided with a plurality of electrical, electronic, hydraulic and / or pneumatic and mechanical connecting elements.
  • At least two hydraulic connection devices 6113 are formed on the base plate 101. These two hydraulic connection devices 6113 are provided for actuating Stitzfußzyl existing almost at all connectable modules.
  • at least one electronic connection device 6102 for providing an electronic connection between a control device of a vehicle and a control device of a vehicle is provided on the base plate 6101. This electronic connection is used to identify the type of module or trailer or attachment.
  • at least one electrical connection device 6103 is arranged on the base plate 6101. This electrical connection means is for operating a light (e.g., brake, front, rear, position, or warning light) on the attachment module.
  • control contacts 6104 that are electrically connected to each other by coupling a docking tray to a docking receptacle to detect whether the docking bay is fully retracted into the docking receptacle and a securing and / or locking device can be activated.
  • control contacts 6104 are electrically connected to each other by coupling a docking tray to a docking receptacle to detect whether the docking bay is fully retracted into the docking receptacle and a securing and / or locking device can be activated.
  • pneumatic connection means 114 are provided in the base plate 101 and pneumatic connection means 114 are provided.
  • Air Supply Air brake for detachable additional axle modules and / or trailers or attachments.
  • a control program unit 8 is stored and executable (Figs. 2a and 2b).
  • the control program unit 8 comprises all the computer programs of the respective control unit which are designed to control the components 30 connected to the control units and to communicate with further control units or control program units 8.
  • the control program unit 8 has a data bus interface 10 for communication with further control program units and a local allocation module 11.
  • the control program unit of the vehicle control unit 8a additionally has a central allocation module 12.
  • the local allocation module 11 serves to control the components 29 connected to the respective control unit in accordance with corresponding actuation messages.
  • the local allocation module 11 is connected to at least one component module 30 of the respective component 29.
  • the central and local allocation modules 12, IIa and IIb are connected to the data buses 9 via the data bus interface 10.
  • the operating element 7 has an operating element module 13 which is connected to the data buses 9 via a data bus interface 10.
  • the output element 23 has an output execution module 124, which is connected to the data buses 9 via a data bus interface 10.
  • the operator terminal display 25 has an operator terminal display module 26, which is connected to the data buses 9 via a data bus interface 10.
  • the local assignment module 11 has a control element control program block 19, a mapping program block 14, a function program block 15 and a hardware control program block 16.
  • the local allocation module of the attachment IIb additionally has a control terminal display drive program block 28.
  • the local assignment module of the attachment IIb additionally has a web visualization, later called Webvisu 20, which generates displayable visualizations, in particular web pages. These visualizations are part of the component description and the interaction description and include, among other things, implement information.
  • This implement information includes, for example, a pictorial representation of the implement IIb, the task status of the attachment IIb, current and / or default parameters of the attachment IIb.
  • a graphical user interface is generated, which is transmitted to the operating terminal display 25.
  • the individual program modules within the local allocation module 11 are interconnected with logical data connections (FIGS. 3 to 4b).
  • the control element control Program blocks 19 of the individual local allocation modules 11 are interconnected via the GAN bus 9a.
  • the hardware control program building blocks 16 are connected by all the local allocation modules via the GAN bus 9a.
  • the Webvisu 20 of the local assignment modules of the implements IIb is connected via the Ethernet 9b with the control terminal display control module 28.
  • the software structure of the control system, in particular the local allocation module 11 is divided into several layers (FIG. 3b).
  • a control layer IK12 an input layer IK8, an allocation layer IK9, a signal layer IK10, an output layer IK11 and a device drive layer IK13.
  • To the control element layer IK12 belongs, for example, the control element module 13, but also a telegram forwarding module IK7, which forwards the telegrams from the control element module 13 to an attachment control unit 5. Telegrams are forwarded from this layer to the next layer, the input layer IK8.
  • the allocation layer comprising the mapping program block 14.
  • the following layer is the signal layer IK10, which has the function program blocks 15.
  • the output layer IK11 follows with the hardware control program block 16.
  • the device layer IK13 follows.
  • the internal control structure of the vehicle 1 is divided into three areas (FIGS. 5a, 5b and 5c): a main tractor area IS1, a driving area IS2, also called DriCoSoft, and a vehicle data area IS3, also VDS (Vehicle Data System ) called.
  • a main tractor area IS1 a driving area IS2, also called DriCoSoft
  • a vehicle data area IS3, also VDS Vehicle Data System
  • the main tractor area IS1 has the following operating elements 7:
  • An IO controller 1 such as a TTC-30XH ® IS6
  • An IO controller 2 such as a TTC-30XH ® IS7
  • An IO controller 3 such as a TTC 30XH ® IS8
  • An IO controller 4 such as a TTC-30XH ® IS9
  • An IO controller 5 such as a TTC 30XH ® IS10
  • a joystick ISlla Furthermore, the main tractor area IS1 has the following components 29:
  • a communication unit such as ProEmion 5320 ® IS15
  • main tractor area IS1 has the following:
  • a body control device As the vehicle control unit 4, a body control device,
  • the VDS area IS3 has the following components 29:
  • One speed controller transmission controller such as Bodas ® IS18
  • An engine control unit eg from the company CAT ® IS20
  • the driving range IS2 has the following components 29:
  • a steering control such as a TTC-32S
  • a suspension control such as einTTC-580
  • All these components of the VDS area IS3 and the driving area IS2 are connected to a powertrain data bus IS5, also called powertrain, via which these components communicate with one another.
  • the protocol J1939 is preferably used in the drive train data bus IS5.
  • the powertrain data bus IS5 is additionally connected to the operating terminal 25, the body control unit IS17, the driving operation display IS16 and the communication unit IS15 of the main tractor area IS1.
  • the Powertrain J1939 data bus IS 5 is connected to the following components ( Figure 7):
  • a service interface IS25 A service interface IS25
  • the control program unit 8b of the add-on control unit 5 reports to the central assignment module 12 which output elements 23 and operating elements 7 it requires.
  • a component description and an interaction description are sent to the central assignment module 12.
  • the information describes the attachment 2, in particular the components, how to control them and which operating and output elements are needed.
  • the central assignment module 12 then removes the rights of the required output elements 23 and operating elements 7 to the local assignment module 11 of the vehicle control unit 4 and assigns them to the local assignment module 11 of the add-on control unit. Via a control element 7, a driver can control this assignment.
  • the central assignment module 12 sends an assignment message, also called assignment messages, to all local assignment modules 11 via the CAN bus 9a, in which the assignment of the output elements 23 and the operating elements 7 to the components 29 and the associated local assignment modules 11 is determined. These messages are stored in such a way that all actuation messages transmitted via the data bus are forwarded from the respective control element 7 to the assigned component 29 in order to control them accordingly.
  • a request can be made to the components of the vehicle 1 by the local allocation module of the attachment IIb.
  • These requirements have both limitations and commands. For example, this requirement may be the maximum speed of the vehicle 1 or the vehicle 1 may be driven along a predetermined route.
  • the method for visualizing attachment information is explained below with reference to FIG. 4a for the exemplary embodiment.
  • the operator terminal display 25 is configured to display the visualization of the attachment information. In this embodiment, this is done via the web browser 33, which is installed on the operating terminal display 25.
  • the individual local assignment modules of the attachments IIb thereby provide the information that is displayed on the web browser 33 (FIG. 14). This is generated in the module Webvisu 20.
  • the operating terminal display 25 itself can display information about its own components 29 of the vehicle 1. It thus also includes the properties of a Webvisu 20.
  • parameter telegrams 22 are sent from the operating terminal display 25, or from the Webvisu 20, to the mapping program block 14 and the function program block 15.
  • a data request is sent via pages ID 34 from the operating terminal display 25 or from the Webvisu 20 to the mapping program block 14 and the function program block 15 (FIG. 10).
  • the assignment messages and the actuation messages can be transmitted in the form of such parameter telegrams 22.
  • data telegrams are sent contents via pages ID 21 again from those who the mapping program block 14 and the function program block 15 back to the operating terminal display 25, or Webvisu 20 sent.
  • the parameter telegrams 22 have information about the control ID, parameter ID and the respective new values. As shown by way of example in FIG. 10 for the parameter telegrams 22 in the vehicle 1, parameter XY, for example, can be set to 100%, this information then being sent to the mapping program block 14 and the function program block 15, which is executed on the vehicle control unit 4.
  • the controls 7 of the vehicle operation are the controls 7 of the vehicle 1.
  • Aboutssenelementan Kunststoff program modules 19, the usage information of the associated controls 7 are read and processed by software. These include, for example, digitization and incrementation.
  • the usage information of the Whyanan Kunststoff program modules 19 of the local assignment module of the vehicle IIa are both to the Mapping program module 14 of the local allocation module of the vehicle IIa, as well as control telegrams 17, which also Actuating messages are called, via the GAN bus 9a sent to the Whyantanischen- program blocks 19 of the local assignment modules of the implements IIb. From there, the signals are forwarded to the local mapping program blocks 14. After the mapping in the mapping program block 14, the information is prepared in such a way that it can influence certain functions in the function program block 15.
  • component modules 30 can be controlled directly or the information is relayed via remote telegrams 18 back to the local allocation module of the vehicle IIa and the local hardware control program module 16, so that component modules 30 are activated there.
  • a button can be pressed in the vehicle 1.
  • the attachment 2 detects this key press and then causes a light in the vehicle 1.
  • mapping in the mapping program block 14s is explained below with reference to FIGS. 11a and 11b for the exemplary embodiment.
  • control telegrams 35 which consist of a control ID 143, a parameter ID 144 and the associated values 145, which transmits the activations and deflections of the control elements 7, are first bundled into a multiplexer 141, whereby, depending on the control ID 143, the value 145 of a corresponding parameter 144 is switched through to the function program block 15.
  • a complete data record such as the change of a driver ID, can also be transmitted.
  • the mapping program block 14 has different multiplexers 141 for different operating elements 7. Among others, there is a multiplexer for levers and a multiplexer for knobs.
  • the signals are transmitted to a demultiplexer 142.
  • the demultiplexer 142 is part of the hardware control program block 16, from which the individual component modules 30 are driven.
  • mapping also ensures that the controls 7 can be used differently.
  • a button but also an element of a touch screen, have the following behavior:
  • Steering elements such as slides, steering wheels or joysticks, can also have three different behaviors, which must be taken into account in addition to the direction and deflection:
  • Integral behavior i. the control is proportional to the integral path of the deflection, which ensures that after positive displacement, a return to zero still causes positive control.
  • control telegrams nl7 of the operating armrest IS23 and the joystick left IIa explained with reference to Figure 12 for the embodiment.
  • the vehicle control unit 4 in the telegram receiving control signals from the operating armrest IS23 and via the vehicle data bus IS4 control signals from the joystick left IIa received via the powertrain data bus IS5. Subsequently, a selection of the freely assignable elements is made.
  • the messages can be sent to the mapping and then to internal functions or control element telegrams are created, which are then forwarded via the drive train data bus IS5 and / or the GAN bus 9a to the add-on control units.
  • the driving of the propulsion valves IS12 will be explained below with reference to FIG. 13 for the exemplary embodiment.
  • the telegrams are first received via the data bus interface 10 from the GAN bus 9a. From there, the signal is forwarded to determine the switching and prioritization. The telegram receipt also controls the query whether it is an intelligent attachment. For this purpose, a HW signal is still coupled. The answer, whether it is a smart attachment, also has the same effect on switching and prioritization as internal functions. After the switchover and prioritization valve telegrams are created, which are forwarded via the vehicle data bus IS4 to the individual Can Prop valves IS12.
  • attachments 2 may be connected to the vehicle controller only via the connection point 61 (FIG. 16). Furthermore, over a Control program unit 8 are controlled on the attachment 2 (Fig. 17). It is also possible for the control of attachments 2 to be controlled via a control device at the connection point 61 with vehicle control and control of complex implements via their operating devices which are connected via additional connections in the vehicle (FIG. 18).
  • the vehicle 1 may be configured such that it is equipped with a detachable auxiliary motor 37.
  • This detachable auxiliary engine significantly increases the performance of the vehicle and can also be controlled via the control system.
  • the operating armrest IS12 and the service interface IS25 may be connected to the vehicle data bus IS4.
  • control elements 7 and the vehicle control unit 4 via the CAN bus (J1939) 9a devices with Fremd schemes such as the Isobus ® communicate and these operate (Fig. 9).
  • a data bus IB1 agricultural engineering, such as the Isobus ® third-party systems can communicate IB2, such as a Kverneland Tellus ® system with additional controls IB3 and IB4 a job controller on the attachment 2.
  • IB2 external systems can include the following components:
  • Tractor ECU IB8 which is connected to the CAN bus (J1939) 9a
  • the task controller IB9 can be connected to a farm management system IB5 via a data transfer unit IB6, such as WLAN, GPRS or a memory stick.
  • a data transfer unit IB6 such as WLAN, GPRS or a memory stick.
  • the central allocation module 12 may be part of the control program unit of the attachment 8b.
  • the attachment 1 without control program unit 8 which means that it is not automatically provided all the information about the Webvisu 20 (Fig. 4b). If this is the case, 25 additional standard display pages are activated via the manual input for the attachment type on the display. To- In addition, a HW signal is coupled and in function program block 14, additional standard functions are activated via the implement ID.
  • the communication between a display, or screen, as an output element 23 and the add-on control unit 4 can not only run via a web browser (FIG. 15).
  • a Ausgabeausloommodul 124 is stored and executable.
  • the display contains a predefined catalog of graphics and display input fields IK2. This provides a memory program module defined images IKla available, which can then be brought by the output execution module 124 for visualization.
  • the output execution module 124 sends cyclic telegrams IK3 to the function program block 4 of the vehicle control unit 4, which returns cyclic data telegrams IK4 again.
  • the function program module 4 sends information to a memory program module defined images of the attachment IKlb, which additionally receives acyclic requirements IK5 defined by the memory program module images of the display IKla.
  • the memory program block IKlb then sends acyclic definition telegrams IK6 to the predefined catalog of graphics and display input fields IK2.
  • ECU A control unit (ECU) 1 for a steering system (ETS)

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine digitale Steuereinheit sowie ein Steuersystem für eine Kombination aus einem Fahrzeug und mindestens einem aus einem Fahrzeug gekoppelten Anbaugerät. Das Fahrzeug weist eine digitale Fahrzeug-Steuereinheit und das Anbaugerät eine digitale Anbau-Steuereinheit auf. Die Steuereinheiten besitzen jeweils eine Steuerprogrammeinheit mit einem lokalen Zuordnungsmodul, das Komponenten nach Maßgabe von Betätigungsnachrichten eines Bedienelementes ansteuert. Ein zentrales Zuordnungsmodul erzeugt bei neuen Zuordnungen eines Bedienelementes zu einer Komponente eine Zuordnungsnachricht, die zumindest an das lokale Zuordnungsmodul gesendet wird, das mit dieser Komponente verbunden ist.

Description

Steuereinheit und Steuersystem für eine Kombination aus einem
Fahrzeug und einem Anbaugerät
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit und ein Steuersystem für eine Kombina- tion aus einem Fahrzeug und mindestens einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Anbaugerät.
Nutzfahrzeuge übernehmen in landwirtschaftlichen und kommunalen Einrichtungen ein großes Spektrum an Aufgaben. Diese Aufgaben können z.B. Schnee Fräsen, Gras Mähen, Ernten, Düngen, Pflügen oder Abholzen umfassen. Typischerweise zieht oder schiebt ein Nutz- fahrzeug ein Anbaugerät, welches für die vorgesehene Aufgabe konstruiert wurde. Da es eine große Anzahl an Aufgaben gibt, wurden entsprechend viele Anbaugeräte entwickelt, welche sich zum Teil auch von den einzelnen Herstellern unterscheiden. Dadurch kann nicht jedes Nutzfahrzeug jedes Anbaugerät steuern und betreiben. Auf dem Markt kommen immer mehr Anbaugeräte, welche intelligenter und/oder spezialisierter sind als ihre Vorgängerversionen. Bisher wurde auf diese Diversität mit einem ständigen Anpassen des Traktors reagiert. So können sich im Cockpit des Fahrers etliche Überwachungsbildschirme und Bedienelemente tummeln. Für jedes Anbaugerät kann ein separates Bedienelement vorgesehen sein. Auch wird gerade beim schnellen Wechsel der Anbaugeräte der Fahrer es unterlassen, die Bedienelemente eines bestimmten Anbaugerätes abzubauen und das neue Bedienelement einzubauen. Dadurch wird es sehr unübersichtlich im Cockpit.
Da Nutzfahrzeuge sehr kostenintensiv sind, wird versucht, diese möglichst lange zu betreiben. Nutzdauern von 20 Jahren oder mehr sind daher keine Seltenheit. Während dieser Zeit muss auch dafür gesorgt werden, dass jedes neue Anbaugerät, welches für das Nutzfahrzeug angeschafft wurde, auch mit diesem kompatibel ist. Insbesondere die Systemsteuerung zwischen dem Nutzfahrzeug und dem Anbaugerät können für erhebliche Probleme sorgen. Diese Problematik wurde schon frühzeitig erkannt. Daher wurde zunächst das einheitliche landwirtschaftliche BUS-System (LBS®) entwickelt. Als Nachfolger gilt das Isobus®-System. Der Isobus® hat als Norm die Aufgabe, verschiedene Schnittstellen zwischen Nutzfahrzeug und Anbaugerät zu standardisieren. Dazu gehören Stecker, Leitungen aber auch Datenformate und Schnittstellen. Der Isobus® hat sich jedoch nicht als einheitlicher Standard durchgesetzt, da es eine Vielzahl an, zum Teil firmenspezifischen, Spezifikationen gibt. Zum Beispiel kann ein Nutzfahrzeug, welches mit Isobus® ausgestattet, ein UT (engl. : Universal Terminal) und einen Jobrechner (TECU) besitzen, aber es umfasst nicht zwangsläufig alle anderen Bestandteile. Hinzu kommen die firmenspezifischen Standards.
Alle Bestandteile nach jeder Einführung eines neuen Systems und/oder Standards im Nutzfahrzeug nach- und/oder aufzurüsten ist nicht nur kostspielig und damit unwirtschaftlich, sondern durch die Vielzahl an Systemen nahezu unmöglich.
Die DE 10 2011 006 052 AI offenbart ein Steuersystem für eine Kombination aus einem landwirtschaftlichen Traktor und einem landwirtschaftlichen, traktorgekoppelten Gerät. Das Steuersystem umfasst eine Traktorsteuereinheit und eine Gerätesteuereinheit. Die Traktor- Steuereinheit dient dazu, die Geschwindigkeit des Traktors zu regeln. Die Gerätesteuereinheit steuert sowohl die Funktionen des Geräts, ist aber auch derart mit der Traktorsteuereinheit gekoppelt, dass Gerätegeschwindigkeitsanforderungen an die Traktorsteuereinheit gesendet werden. Die EP 1 277 388 AI offenbart ein Steuerungssystem eines landwirtschaftlichen Geräts, wobei eine Mehrzahl an Sensoren, die an diesem landwirtschaftlichen Gerät angeschlossen sind, Einfluss auf den Betrieb des Geräts haben können. So können z. B. für Erntemaschinen Sensoren die Bodenbeschaffenheit bestimmen und das gesamte landwirtschaftliche Gerät darauf reagieren, indem die Leistung angepasst wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine digitale Steuereinheit und ein Steuersystem für eine Kombination aus einem Fahrzeug und mindestens einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Anbaugerät zu schaffen, welche eine flexible Kopplung unterschiedlicher Anbaugeräte an ein Fahrzeug erlauben.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer digitalen Steuereinheit und eines Steuersystems für eine Kombination aus einem Fahrzeug und mindestens einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Anbaugerät, welche eine einfache Entwicklung und Wartung ermöglichen.
Eine oder mehrere der Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. Eine digitale Steuereinheit gemäß der Erfindung weist eine zentrale Prozessoreinheit zum Steuern von zumindest einer Komponente eines Fahrzeugs oder eines Anbaugeräts auf und ist mit einer Steuerprogrammeinheit versehen, die nur auf der Steuereinheit gespeichert und dort ausführbar ist.
Eine Komponente ist ein Bauteil von einem Fahrzeug oder einem Anbaugerät, welches elektrisch, elektronisch, mechanisch oder hydraulisch angesteuert werden kann. Andere An- streuerungsmöglichkeiten, wie z.B. über Druckluft, sind ebenfalls möglich. Eine Komponente kann zum Beispiel eine Motor, eine Düse oder ein Sensor sein.
Das Ansteuern umfasst zum Aktivieren, Abschalten, Regeln und Auslesen der Komponenten. Andere Ansteuerungsmöglichkeiten, wie z.B. Unterbrechen oder Signalisieren, sind ebenfalls möglich. Die digitale Steuereinheit weist eine Schnittstelle zu einem Datenbus auf, mittels dem mehrere Bedienelemente an die Steuereinheit und diese Steuereinheit mit einer oder mehreren weiteren Steuereinheiten gekoppelt werden können. Bei Betätigung der Bedienelemente wird eine Betätigungsnachricht erzeugt und über den Datenbus übertragen, wobei die Betätigungsnachricht zumindest eine Information über die Art der Betätigung und über das Bedie- nelement enthält, die diese Betätigungsnachricht erzeugt hat. Die Steuerprogrammeinheit weist ein lokales Zuordnungsmodul auf, das die Betätigungsnachrichten für eine bestimmte Komponente, welche an die digitale Fahrzeugsteuereinheit gekoppelt ist, vom Datenbus liest und dieser Komponente entsprechende Steuersignale weiterleitet. Die Steuerprogrammeinheit weist ein zentrales Zuordnungsmodul auf, das bei einer neuen Zuordnung eines Bedien- elements zu einer Komponente eine Nachricht an das lokale Zuordnungsmodul dieser oder einer der weiteren Steuereinheiten erzeugt und über den Datenbus an das jeweilige Zuordnungsmodul sendet, sodass dieses diese Zuordnung des Bedienelements auf die Komponenten derart speichert, dass alle über den Datenbus übertragenen Betätigungsnachrichten von dem jeweiligen Bedienelement zu dieser Komponente weitergeleitet werden, um diese ent- sprechend anzusteuern.
Diese digitale Steuereinheit kann somit an einem Fahrzeug und/oder einem Anbaugerät vorgesehen sein, welche miteinander gekoppelt werden können, wobei Bedienelemente mittels der lokalen Zuordnungsmodule und des zumindest einen zentralen Zuordnungsmodul grund- sätzlich beliebig einer Komponente des Fahrzeugs bzw. des Anbaugeräts zugeordnet werden können. Hierdurch können beliebige Anbaugeräte mit einem Fahrzeug kombiniert werden und trotzdem wird eine einfache Bedienung der Anbaugeräte sichergestellt. Dies erlaubt somit eine flexible Kombination von Anbaugeräten und Fahrzeugen. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass mehrere Fahrzeuge miteinander gekoppelt werden können oder an ein Fahrzeug auch mehrere Anbaugeräte miteinander gekoppelt werden können. Auch ist es möglich, mehrere Anbaugeräte miteinander zu koppeln und diese Grup- pe von Anbaugeräten an ein Fahrzeug zu koppeln. Da Fahrzeuge und Anbaugeräte frei miteinander koppelbar sind, werden beide im Folgenden gemeinsam als Funktionsgeräte bezeichnet.
Ein Funktionsgerät, das mit einer solchen digitalen Steuereinheit versehen ist, kann somit beliebig mit einem anderen Funktionsgerät gekoppelt werden, das auch eine digitale Steuereinheit aufweist. Eine der digitalen Steuereinheiten besitzt zumindest ein zentrales Zuordnungsmodul.
Das lokale Zuordnungsmodul kann mit einer oder mehreren Komponenten des jeweiligen Funktionsgeräts, an dem es angeordnet ist, verbunden sein. Das lokale Zuordnungsmodul steuert diese Komponenten derart an, dass es die Betätigungsnachrichten für eine bestimmte Komponente vom Datenbus liest und an diese Komponente entsprechende Steuersignale weiterleitet. Diese Steuersignale können die Betätigungsnachrichten selbst sein, welche dann nur durchgeleitet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die lokalen Zuordnungsmodule so ausgebildet sind, dass sie die Betätigungsnachrichten in für die jeweilige Komponente geeignete Steuersignale umsetzt. Diese Steuersignale können analoge und/oder digitale Steuersignale sein.
Am lokalen Zuordnungsmodul ist die Zuordnung des jeweiligen Bedienelements zu der jewei- ligen Komponente gespeichert. Bei einer Änderung dieser Zuordnung erzeugt das zentrale Zuordnungsmodul eine Zuordnungsnachricht, welche zumindest an das lokale Zuordnungsmodul übermittelt wird, mit der die entsprechende Komponente angesteuert wird, um die Zuordnung zu ändern. Eine neue Zuordnung kann von einem Bediener an einem Bedienelement manuell ausgelöst werden. Eine neue Zuordnung kann jedoch auch dadurch erzeugt werden, indem z.B. ein bestimmtes Anbaugerät an ein Fahrzeug oder an ein weiteres Anbaugerät gekoppelt wird, wobei durch die Kopplung automatische eine neue Zuordnung eines oder mehrerer Bedienelemente an entsprechende Komponenten des Anbaugeräts ausgelöst wird. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersystem für eine Kombination aus einem Fahrzeug und mindestens einem mit dem Fahrzeug gekoppelten Anbaugerät vorgesehen. Das Steuersystem umfasst folgendes: - eine digitale Fahrzeug-Steuereinheit mit einer zentralen Prozessoreinheit zum Steuern von zumindest einer Komponente des Fahrzeugs,
- eine digitale Anbau-Steuereinheit mit einer zentralen Prozessoreinheit zum Steuern von zumindest einer Komponente des Anbaugeräts,
- eine lösbare Datenverbindung zwischen der Fahrzeug-Steuereinheit und der Anbau- Steuereinheit, wobei die lösbare Datenverbindung einen Datenbus umfasst,
- Bedienelemente, welche über die Datenverbindung sowohl mit der Fahrzeug-Steuereinheit als auch mit der Anbau-Steuereinheit verbunden sind, wobei bei einer Betätigung des jeweiligen Bedienelements eine Betätigungsnachricht erzeugt und über den Datenbus übertragen wird, welche zumindest eine Information über die Art der Betätigung und über das Bedienelement enthält.
Eine jede Steuereinheit weist eine Steuerprogrammeinheit auf, die nur auf der jeweiligen Steuereinheit gespeichert und dort ausführbar ist. Die Steuerprogrammeinheiten sind jeweils mit einer Schnittstelle zum Kommunizieren über den Datenbus versehen, sodass alle Steuerprogrammeinheiten Daten austauschen können.
Die Steuerprogrammeinheiten der jeweiligen Steuereinheiten des Fahrzeugs und der Anbaugeräte sind voneinander völlig unabhängig ausgebildet. Über die Datenverbindung können sie jedoch miteinander kommunizieren. Hierdurch ist es möglich, die Steuerprogrammeinheiten völlig unabhängig voneinander zu entwickeln und zu warten. Dennoch ist es möglich, dass mit Bedienelementen, welche mit einer Steuereinheit verbunden sind, Komponenten angesteuert werden können, die mit einer anderen Steuereinheit verbunden sind, indem die entsprechenden Betätigungsnachrichten von der einen Steuereinheit zur anderen Steuerein- heit über die Datenverbindung übertragen werden.
Für einen Nutzer wirkt das gesamte Steuersystem als ein einheitliches Steuersystem, mit dem er das Fahrzeug und alle Anbaugeräte steuern kann. Lediglich die Kommunikation zwischen den einzelnen Steuereinheiten ist standardisiert. So ist z. B. die Struktur der Betäti- gungsnachrichten festgelegt. Hierdurch können die einzelnen Steuerprogrammeinheiten unabhängig voneinander entwickelt und gewartet werden. Lediglich eine gemeinsame datentechnische Schnittstelle zum Kommunizieren über den Datenbus ist notwendig.
Eine solche Fahrzeug-Steuereinheit und/oder zumindest einer der Anbau-Steuereinheiten sind vorzugsweise mit einem zentralen Zuordnungsmodul versehen.
Eine jede Steuerprogrammeinheit kann ein Ausgabe-Programmbaustein zum Ausgeben von Informationen, die den Zustand der Steuerprogrammeinheit und/oder von an dieser gekop- pelten Komponenten widergeben, aufweisen, wobei das Ausgabe-Programmbaustein Steuerbefehle erzeugt, mit welchen diesen Informationen direkt an einem Ausgabeelement ausgegeben werden. Ein Ausgabeelement ist beispielsweise ein Bildschirm, ein Lautsprecher, eine Leuchtmittel, wie zum Beispiel eine Leuchtdiode. Die vom Ausgabe-Programmbaustein erzeugten Steuerbefehle können unmittelbar von dem Ausgabeelement umgesetzt werden, ohne dass hierzu eine weitere Umsetzung bzw. Verarbeitung der Steuerbefehle notwendig ist. Hierdurch kann ein Ausgabe-Programmbaustein einer Steuereinheit eines Funktionsgerätes Steuerbefehle erzeugen, welche über die Datenverbindung zu einem Ausgabeelement einer Steuereinheit eines anderen Funktionsgerätes übermittelt werden und dort ausgegeben werden, ohne dass diese andere Steuereinheit diese Steuerbefehle weiterverarbeiten muss. Sie muss diese Steuerbefehle lediglich zum Ausgabeelement weiterleiten. Hierdurch ist es möglich beliebige Funktionsgeräte miteinander zu koppeln, ohne dass an einem zentralen Funktionsgerät ent- sprechende Programmeinheiten vorgesehen sind, welche spezifisch für die jeweils angekoppelten Funktionsgeräte ausgebildet sind. Vielmehr stellen die angekoppelten Funktionsgeräte selbst die notwendigen Programmeinheiten zur Verfügung, um eine entsprechende Ausgabe zu ermöglichen. Die Ausgabe kann bildlich oder als Tonsignal erfolgen. Das Fahrzeug kann eine Kupplung zum Ankoppeln von Anbaugeräten aufweisen, welche eine Antriebswelle und/oder einen Steckanschluss für zumindest eine elektrische Leitung und/oder einen Steckanschluss für eine Hydraulikleitung und/oder einen Steckanschluss für eine pneumatische Leitung aufweist. Die Steuerprogrammeinheiten des Fahrzeuges und der Anbaugeräte sind derart ausgebildet, dass sie auf den Betrieb des mit ihnen gekoppelten Fahrzeuges und/oder Anbaugerätes ausschließlich durch Anweisungen, Anforderungen, Befehle Einfluss nehmen kann, mit welchen die mechanische, elektrische, hydraulische oder pneumatische Leistung einer Kupplung definiert wird. Der Begriff„Leistung" bedeutet hier nicht die physikalische Leistung, sondern eine Leistung im übertragenen Sinne, sodass hierdurch das Wirken der Kupplungskomponenten im Bereich der Kupplung eindeutig definiert ist. Die hydraulische oder pneumatische Leistung kann beispielsweise als Druckwert bzw. Druckbereich definiert sein. Die elektrische Leistung kann als Stromwert, Spannungswert oder auch als elektrische Leistung definiert sein. Die mechanische Leistung kann beispielsweise als Drehmoment, Drehzahl oder mechanische Leistung im engeren Sinne definiert sein. Diese Anweisungen, Anforderungen und Befehle können jeweils eine Ober- und/oder Unter- grenze der angeforderten, gewünschten Leistung oder einen exakten Wert der Leistung enthalten. Mit diesen Anweisungen, Anforderungen und Befehlen kann somit die an der Kupplung anliegende Leistung zwischen den Steuereinheiten vereinbart werden, ohne dass die jeweilige Steuereinheit genaue Kenntnisse über die Funktion und Aufbau des jeweils anderen Funktionsgerätes besitzt.
Vorzugsweise wird von der Fahrzeug-Steuereinheit und/oder einen der anderen Steuerein- heiten automatisch erkannt, ob eine neue Anbau-Steuereinheit angekoppelt wurde. Dies kann beispielsweise durch regelmäßiges Abschicken von Identifikationstelegrammen durch die jeweilige Steuereinheit an alle an den Datenbus verbundenen Geräten realisiert werden. Das Zeitintervall zwischen zwei Identifikationstelegrammen ist größer als 10 ms, vorzugsweise größer als 1 s und insbesondere größer als 3 s. Der zeitliche Abstand zwischen zwei aufei- nander folgenden Identifikationstelegrammen sollte nicht größer als 10 s und vorzugsweise nicht größer als 5 s sein. Identifikationstelegramme sind vorzugsweise standardisierte Nachrichten, die von jedem Anbaugerät verstanden werden, ohne dass vorher eine Kommunikation oder sonstiger Verbindungsaufbau zwischen den jeweiligen Geräten stattgefunden haben muss.
Alternativ kann durch ein regelmäßiges Auslesen eines Anbaugerätesensors überprüft werden, ob ein neues Anbaugerät angeschlossen ist. Der Anbaugerätesensor kann auch aktiv der Fahrzeug-Steuereinheit ein Signal zukommen lassen. Der Anbaugeräte-Sensor ist beispielsweise ein Draht mit einem Verbindungsstück an der Kupplung. Wird ein Anbaugerät angeschlossen, wird der Draht kurzgeschlossen. Der Kurzschluss wird dann von der Fahrzeug-Steuereinheit detektiert. Andere Sensoren, wie z.B. Druck- oder Näherungssensoren, mit welchen die Kupplung registriert werden kann, sind ebenfalls möglich.
Vorzugsweise wird eine neue angekoppelte Anbau-Steuereinheit automatisch in das System zur Datenübertragung integriert. Dabei werden beispielsweise automatisch entsprechende Adressen vergeben und/oder die Steuereinheiten stimmen sich automatisch über eine Mas- ter/Slave-Zuordnung ab.
Vorzugsweise werden nach dem Koppeln von der Anbau-Steuereinheit Initialnachrichten an die Fahrzeug-Steuereinheit geschickt. Es können jedoch auch Initialnachrichten von der Fahrzeug-Steuereinheit an die Anbau-Steuereinheit gesendet werden. Diese Initialnachrichten können Informationen enthalten, die für die Initialverbindung notwendig sind. Diese können beispielsweise Sperrbefehle enthalten, die es dem Nutzer untersagt, gewisse Systeme zu bedienen, während das zentrale Zuordnungsmodul die Komponenten und Bedienele- mente zuordnet. Die Initialnachrichten können auch Spezifikationhinweise des Anbaugerätes enthalten. Die Initialnachrichten können im einfachsten Fall auch nur eine Typbezeichnung oder MAC- Adresse darstellen. Das automatische Erkennen und Integrieren des Anbaugerätes hat den Vorteil, dass das Koppeln sehr schnell durchgeführt werden kann. Ein Nutzer muss nur das Anbaugerät an das Fahrzeug mechanisch ankoppeln. Die logische Verbindung wird automatisch durchgeführt. Es sind keine weiteren Einstellungen des Nutzers notwendig.
Das zentrale Zuordnungsmodul kann bei einer neuen Zuordnung eines Bedienelementes eine Nachricht an das lokale Zuordnungsmodul erzeugen und an dieses senden, dessen Komponente bisher dem Bedienelement zugeordnet war, um diese Zuordnung aufzuheben. Diese Nachricht kann die bereits oben erläuterte Zuordnungsnachricht sein, die dann auch von diesem Zuordnungsmodul gelesen wird. Es kann jedoch auch eine separate Nachricht zum Aufheben der Zuordnung sein.
Nach dem Koppeln eines Anbaugerätes an einem Fahrzeug kann die Steuerprogrammeinheit dieses Anbaugerätes eine oder mehrere Nachrichten an das zentrale Zuordnungsmodul sen- den, in welcher zumindest die Komponenten des Anbaugerätes definiert sind, sodass das zentrale Zuordnungsmodul diese Komponenten registrieren kann. Ebenfalls werden entsprechende Nachrichten des Fahrzeuges an das zentrale Zuordnungsmodul geschickt.
Diese Nachrichten umfassen vorzugsweise eine Komponentenbeschreibung und/oder eine Interaktionsbeschreibung.
Die Komponentenbeschreibung umfasst Informationen, welche Komponenten an den jeweiligen Anbaugeräten oder Fahrzeug vorhanden sind, welche mechanischen und elektronischen Schnittstellen sie zu den anderen Geräten aufweisen, wie die Komponenten betätigt werden können und/oder welche Informationen sie senden können.
Die Interaktionsbeschreibung umfasst Informationen, mit welchen Bedien- und Ausgabeelemente das jeweilige Anbaugerät gesteuert werden können. Optional können sie Zusatzeingabeinformationen beinhalten, die Informationen über benötigte Schnittstellen und/oder Eingabebereiche, wie Minimal- oder Maximalwerte umfassen.
Die Komponentenbeschreibung und/oder die Interaktionsbeschreibung können Daten für eine grafische Benutzeroberfläche enthalten, wie zum Beispiel Piktogramme oder bildliche Darstellungen von Komponenten, Teilen des Fahrzeuges und/oder der Anbaugeräte. Es kön- nen auch vollständige Beschreibungen einer grafischen Benutzeroberfläche, z.B. in Form einer Auszeichnungssprach-Datei (englisch: markup language file) in der Komponentenbeschreibung und/oder der Interaktionsbeschreibung enthalten sein. In dieser grafischen Benutzeroberfläche können Ausgaben und Eingaben betätigt werden, die mit den Anforderun- gen der Komponentenbeschreibung und/oder der Interaktionsbeschreibung in Einklang stehen. Daher werden die Komponentenbeschreibung und/oder der Interaktionsbeschreibung bei der Erstellung der grafischen Benutzeroberfläche mit berücksichtigt. Die Daten können genutzt werden, um eine bestehende grafische Benutzeroberfläche abzuwandeln oder eine vollständig neue grafische Benutzeroberfläche zu erzeugen.
Im Rahmen der Erfindung können auch separate Dateien zur Erzeugung einer grafischen Benutzeroberfläche übermittelt werden. Aber auch eine solche grafische Benutzeroberfläche muss die Vorgaben der Komponentenbeschreibung und/oder der Interaktionsbeschreibung berücksichtigen.
Hierdurch sind am zentralen Zuordnungsmodul alle Komponenten, welche über das Steuersystem angesteuert werden können, registriert. So werden vorzugsweise die entsprechenden Bedien- und Ausgabeelemente zugeordnet und das Anbaugerät kann über die Steuerprogrammeinheit die entsprechenden Informationen ausgeben. Hierbei ist es nicht nötig, dass das Fahrzeug vorab Informationen von dem Anbaugerät hat. Dies hat den Vorteil, dass auch dem Fahrzeug unbekannte Geräte angeschlossen werden können. Das Fahrzeug, bzw. das Ausgabeelement muss auch keine Informationen über das Anbaugerät vorrätig halten. So muss die Software des Fahrzeugs nicht aktualisiert werden, wenn ein weiteres Anbaugerät angeschlossen wird. Wird beispielsweise ein Pflanzenschutzgerät als Anbaugerät angeschlossen, so übermittelt das Pflanzenschutzgerät alle benötigten Informationen, wie z.B. ein Piktogramm, die Anzahl der Düsen, die Position der Düsen, etc. Wird nun ein anderes Pflanzenschutzgerät mit einer größeren Anzahl an Düsen angeschlossen, ändert sich dementspre- chend auch die Informationen, so dass diese immer aktuell bleiben. Am Fahrzeug müssen dementsprechend keine neuen Informationen eingestellt werden.
Vorzugsweise sind die Bedienelemente derart ausgebildet, dass es nur zwei Klassen von Betätigungsnachrichten gibt, wobei die eine Klasse einen logischen Wert (wahr oder falsch) und die andere Klasse einen Zahlenwert enthält, der den Grad der Betätigung angibt. Hierdurch sind die Betätigungsnachrichten vereinheitlicht, gleichermaßen, ob das Bedienelement ein Lenkrad, ein Joystick, ein Touchscreen, eine Taste, ein Pedal, ein Wahlhebel oder dergleichen ist. Die Umsetzung der Betätigungsnachrichten in Steuersignale erfolgt an den lokalen Zuordnungsmodulen, wobei bei Zahlenwerten ein Steuersignal erzeugt werden kann, das proportional zu dem übermittelnden Zahlenwert, ein Integral zu den über einen vorbestimmten Zeitraum übermittelten Zahlenwerten oder eine Ableitung (Differential) zu den übermittelnden Zahlenwerten ist. Selbstverständlich können auch Steuersignale an dem jeweiligen lokalen Zuordnungsmodul erzeugt werden, welche eine Kombination aus einem proportiona- len und/oder integralen und/oder differentiellen Signal sind. Am Zuordnungsmodul ist somit festgelegt, wie die jeweilige Komponente auf die jeweilige Betätigung am Bedienelement reagiert. Die Bedienelemente, welche die Betätigungsnachrichten mit einem logischen Wert erzeugen, sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass es verschiedene Arten von Betätigungsnachrichten gibt, wobei jeweils eine Art
- beim Drücken schalten,
- beim Loslassen schalten,
- bis zum Loslassen schalten,
- ein einmaliges Signal (Latch) beim Drücken schalten,
- ein einmaliges Signal (Latch) beim Loslassen schalten oder
ein einmaliges Signal (Latch) bis zum Loslassen schalten. Wird beim Drücken geschaltet, so sendet der Taster in regelmäßigen Abständen eine Betätigungsnachrichten, sobald der Taster gedrückt wurde und so lange bis der Schalter den Befehl erhält nicht mehr zu senden. Wird beim Loslassen geschaltet, so sendet der Taster in regelmäßigen Abständen eine Betätigungsnachrichten, sobald der Taster wieder losgelassen wurde und so lange bis der Schalter den Befehl erhält nicht mehr zu senden. Wird bis zum Loslassen geschaltet, so sendet der Taster in regelmäßigen Abständen eine Betätigungsnachrichten, so lange der Taster gedrückt ist. Wird der Taster nicht mehr gedrückt, hören die Betätigungsnachrichten auf. Beim Latch-Schalten wird jeweils nur eine einmalige kurze Betätigungsnachricht gesendet. Die Ausnahme ist hier der Latch bis zum Loslassen. Hier wird eine kurze Betätigungsnachricht sowohl beim Drücken, als auch beim Loslassen gesendet. Hierdurch können verschiedene Komponenten unterschiedlich angesteuert werden. So mag es zum Beispiel bei einem Hupsignal durchaus sinnvoll sein, dass das Signal nur solange bis zum Loslassen des Tasters generiert wird. Beim Einschalten von Scheinwerfern sollte jedoch gleich beim Drücken des Tasters das Licht erzeugt werden und dann auch nicht beim Loslassen wieder aufhören.
Durch die einheitlichen Betätigungsnachrichten ist es somit einfach möglich, unterschiedliche Bedienelemente, wie zum Beispiel ein Lenkrad, einen Joystick oder eine Skala an einem Touchscreen auszutauschen, um eine bestimmte Komponente zu steuern. Wird beispielsweise das Fahrzeug mit einem Anbaugerät zum Mähen eines Seitenstreifens von Straßen gekoppelt, dann kann das Fahrzeug selbsttätig von einem Autopilot gelenkt und gefahren werden, wobei ein Bedienelement Lenkrad der Komponente Mähwerk des Anbaugerätes zugeordnet wird, sodass mit dem Lenkrad die Ausrichtung des Mähwerkes vom Be- nutzer des Fahrzeuges gesteuert werden kann. Damit der Benutzer jedoch in die Bewegung des Fahrzeuges eingreifen kann, wird ein Joystick der Komponente Lenkmechanismus des Fahrzeugs zugeordnet, sodass der Benutzer, falls es notwendig ist, manuell die Richtung des Fahrzeuges verändern kann.
Das Steuersystem kann zumindest eine Steckverbindung mit einer elektrischen Schnittstelle zum lösbaren Ankoppeln eines Bedienelementes aufweisen, wobei die Steuerprogrammeinheit ein oder mehrere Bedienschnittstellenmodule aufweist, um mit jeweils einem daran ankoppelbaren Bedienelement kommunizieren zu können.
Durch das Vorsehen einer solchen elektrischen Schnittstelle können unterschiedliche Bedienelemente angekoppelt werden, welche über jeweils ein Bedienschnittstellenmodul mit beliebigen lokalen Zuordnungsmodulen kommunizieren können. Die Bedienschnittstellenmodule erzeugen jeweils die Betätigungsnachrichten, wenn das Bedienelement betätigt wird.
An diese elektrische Schnittstelle können auch Ausgabeelemente gekoppelt werden.
Ein solches ankoppelbaren Bedienelement kann auch gleichzeitig ein Ausgabeelement sein, wie es beispielsweise beim Touchscreen der Fall ist.
Das Steuersystem kann mehrere zentrale Zuordnungsmodule aufweisen, wobei die zentralen Zuordnungsmodule derart ausgebildet sind, dass sie sich synchronisieren. Jede Änderung einer Zuordnung wird sofort über die Datenverbindung an die anderen zentralen Zuordnungsmodule weitergeleitet, welche diese Änderungen lesen und speichern.
Vorzugsweise sind die Steuerprogrammeinheit des Steuersystems und insbesondere das lokale Zuordnungsmodul in Schichten aufgebaut. Die Schichten umfassen eine Eingangsschicht, eine Funktionsschicht und eine Ausgangsschicht. In der Eingangsschicht sind Programmbausteine enthalten, welche die eingehenden Daten vom Datenbus, von Sensoren oder dgl. einlesen. Die Programmbausteine der Eingangsschicht leiten diese Daten an Programmbausteine der Funktionsschicht weiter, an welchen sie verarbeitet werden. Von den Programmbausteinen der Funktionsschicht werden die Daten an Programmbausteine der Ausgangsschicht weiter geleitet, an welche die Daten dann an Komponenten oder andere Steuereinheiten weiter leiten. Diese Daten können als analoge oder digitale Steuersignale direkt an die Komponenten ausgegeben oder als Nachrichten über den Datenbus weiter geleitet werden. Vorzugsweise ist die Funktionsschicht in eine Zuordnungsschicht und in eine Signalschicht unterteilt. In der Zuordnungsschicht sind die Programmbausteine enthalten, mit welchen die eingehenden Betätigungsnachrichten einer bestimmten Komponente zugeordnet werden. Hierdurch werden diese Betätigungsnachrichten an Programmbausteine der Signalschicht weiter geleitet, die aus den Betätigungsnachrichten die entsprechenden Steuersignale für diese Komponente erzeugen.
Durch den Schichtaufbau kann die Software sehr einfach erstellt und modifiziert werden, da sie in einzelne Bausteine unterteilt ist, die oftmals ähnlich ausgestaltet sind. Der Softwareaufbau gewährleistet so auch eine weitest gehende Unabhängigkeit von Hardwarekomponenten, beziehungsweise Plattformen. Werden diese getauscht oder angepasst, muss nur eine relativ geringe Anpassung an der jeweiligen Schicht vorgenommen werden. Wird zum Beispiel das Bussystem ausgetauscht, so muss nur die Eingangs- und eventuell die Ausgangsschicht angepasst werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Adapter für ein Anbaugerät für ein oben erläutertes Steuersystem. Dieser Adapter ist an den Datenbus koppelbar und weist ein lokales Zuordnungsmodul für das Anbaugerät auf. Mit einem solchen Adapter können bestehende Anbaugeräte in das Steuersystem integriert werden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Traktor vorgesehen, welcher eine oben erläuterte digitale Steuereinheit aufweist.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anbaugerät vorgesehen, das eine oben erläuterte digitale Steuereinheit aufweist, wobei diese digitale Steuereinheit mit einem zentralen Zuordnungsmodul versehen sein kann, jedoch nicht notwendigerweise ein zentrales Zuordnungsmodul aufweisen muss.
Bei der vorliegenden Erfindung wird an der Fahrzeug-Steuereinheit lediglich die Hardware, ein Betriebssystem und die Datenstrukturen, welche zum Steuern des Fahrzeuges und zum Betätigen der am Fahrzeug vorhanden Bedienelemente notwendig sind, sowie ein Zuordnungsmodul gesteuert. Am Fahrzeug sind von Haus aus keine Detail-Informationen von Anbaugeräten vorhanden. Diese Detail-Informationen, wie z.B. die Komponenten- und/oder Interaktionsbeschreibungen, werden an den Anbaugeräten vorgehalten und von den Anbau- geräten nach dem mechanischen Ankoppeln diesem automatisch zur Verfügung gestellt.
Vorzugsweise können diese vorgehaltenen Informationen eine Autorisierungsinformation aufweisen, die die vorgehaltenen Informationen autorisiert am Fahrzeug bestimmte Aktionen auszuführen. Diese Information kann beispielsweise eine Zertifikatsdatei sein. Durch die Au- torisierungsinformation kann verhindert werden, dass das Fahrzeug manipuliert, geschädigt oder entwendet wird, indem ein manipuliertes Anbaugerät angeschlossen wird. Die Erfindung wird beispielhaft nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen schematisch in:
Fig. la schematisch ein erfindungsgemäßes Steuersystem in einer Kombination aus einem Fahrzeug und einem gekoppelten Anbaugerät in Seitenansicht,
Fig. lb eine Steuereinheit in einem Blockschaltbild,
Fig. lc Teile einer Kupplung für eine Verbindungsstelle zwischen einem Fahrzeug und einem Anbaugerät in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2a und 2b schematischer Aufbau des Steuersystems, der Steuerelemente und der Bedienelemente,
Fig. 3a schematischer Aufbau der Softwarestruktur für die Fahrzeugbedienung,
Fig. 3b schematischer Aufbau des Schichtaufbaus der Software,
Fig. 4a schematisches Diagramm über die Visualisierung, Fig. 4b schematisches Diagramm über die Visualisierung von Anbaugeräten ohne Steuerpro- grammeinheit,
Fig. 5a schematischer Aufbau der internen Steuerungsstruktur des Fahrzeuges, Fig. 5b schematisches Diagramm der internen Busstruktur,
Fig. 5c ein weiteres schematisches Diagramm der internen Busstruktur, Fig. 6 schematischer Aufbau eines Fahrzeug-Datenbus,
Fig. 7 schematischer Aufbau eines Antriebsstrang-Datenbus, Fig. 8 schematischer Aufbau einer Busstruktur zwischen einer Fahrzeug-Steuereinheit und einer Anbau-Steuereinheit,
Fig. 9 schematischer Aufbau einer Isobus®-Anbindung,
Fig. 10 schematisches Diagramm über die Parametertelegramme, Fig. IIa schematisches Diagramm über das Mapping, Fig. IIb ein weiteres schematisches Diagramm über das Mapping,
Fig. 12 schematisches Diagramm über die Bedienelemente Telegramme, Fig. 13 schematisches Diagramm über die Ansteuerung der Propventile,
Fig. 14 schematisches Diagramm über die Kommunikation zwischen einem Display und einem Anbaugerät,
Fig. 15 schematisches Diagramm über eine alternative Kommunikation zwischen einem Dis- play und einem Anbaugerät ohne Webbrowser,
Fig. 16 schematische Darstellung möglicher Kombinationen von der Ansteuerung von Anbaugeräten an der Verbindungsstelle mit Fahrzeugsteuerung, Fig. 17 schematische Darstellung möglicher Kombinationen von der Ansteuerung von Anbaugeräten über eine Steuerprogrammeinheit am Anbaugerät, und
Fig. 18 schematische Darstellung möglicher Kombinationen von der Ansteuerung von Anbaugeräten über Steuergeräte an der Verbindungsstelle mit Fahrzeugsteuerung und Ansteue- rung komplexer Anbaugeräte über deren Bediengeräte, die über zusätzliche Verbindungen im Fahrzeug angeschlossen werden.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuersystems 3 weist ein Fahrzeug 1, Datenbusse 6 und ein Anbaugerät 2 auf (Fig. la - lc). Das Fahrzeug 1 weist mindestens eine Komponente 29, eine digitale Steuereinheit 4 zum Steuern von zumindest einer Komponente des Fahrzeugs, Bedienelemente 7 zum Bedienen der Fahrzeug- und/oder Anbau- Komponenten, Ausgabeelemente 23 zum Darstellen von Informationen der Fahrzeug- und/oder Anbau-Komponenten und ein Bedienterminal-Display 25 auf. Das Anbaugerät 2 weist mindestens eine Komponente 29, eine digitale Anbau-Steuereinheit 5 zum Steuern von zumindest einer Komponente des Anbaugerätes auf.
Eine Komponente 29 kann zum Beispiel als ein Motor, eine Steuerung, ein Programmbau- stein für Steuertelegramme für Subsysteme 32 oder ein Programmbaustein für Ventile 31 sein.
Grundsätzlich werden im Folgenden Computerprogramme als Module und Vorrichtungen als Elemente bezeichnet. So ist zum Beispiel das Ausgabeelement 23 eine Vorrichtung zum Aus- geben von Informationen, wohingegen ein Ausgabeausführungsmodul 124 ein am Ausgabeelement 23 vorgehaltenes Computerprogramm ist.
Die Fahrzeug-Steuereinheit 4 (Fig. lb) weist eine Prozessoreinheit 41, einen Stromversor- gungsanschluss 42, mindestens eine externe Schnittstelle 43 und eine Speichereinheit 44 auf, welche in üblicher und an sich bekannter Weise miteinander verschaltet, d. h., signaltechnisch im Hinblick auf eine Datenleitung und energietechnisch im Hinblick auf eine Stromversorgung in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. Die Prozessoreinheit 41 weist Datenverwaltungseinheiten 411, Datenspeichereinheiten 412 und Datentransfereinheiten 413 auf. Die Anbau-Steuereinheit 5 ist wie die Fahrzeug-Steuereinheit 4 ausgebildet.
Die Datenbusse 6 sind aus zwei Datenbussen 9, einen CAN-Bus 9a und ein Ethernet 9b ausgebildet. Der CAN-Bus 9a wird als stabiler Bus vorrangig für die Übermittelung von Betätigungsnachrichten und Ausführungsnachrichten benutzt. Die schnelle Ethernet 9b-Verbindung wird vorrangig für Visualisierungen benutzt. An der Verbindungsstelle 61 zwischen Fahrzeug und Anbaugerät befindet sich eine entsprechende Stecker-Verbindung. Die Bedienelemente 7 können unter anderem ein Tastknopf, ein Lenkrad, ein Joystick, eine Tastatur, Regler oder ein Touchscreen sein. Die Ausgabeelemente 23 können unter anderem ein Bildschirm, eine Textanzeige, ein Leuchte, ein Lautsprecher, eine Sirene oder ein Drucker sein. Das Bedienterminal-Display 25 weist ein Ausgabeausführmodul 124 und ein Bedienelementmodul 13 auf und ist im Wesentlichen eine Kombination aus einem Ausgabeelement 23 und einem Bedienelement 7. Das Bedienterminal-Display 25 ist derart ausgebildet, dass ein auf dem dortigen Bedienelementmodul 13 eine Software umfasst, die Informationen, die über den Ethernet Datenbus 9b empfangen werden, dargestellt werden können. Im einfachsten Fall ist diese Software ein Webbrowser 33.
Das Fahrzeug 1 und das Anbaugerät 2 können an einer Kupplung 61 getrennt und verbunden werden. Diese Kupplung 61 weist eine Kupplungsplatte 6100 auf. Im Folgenden wird die Kupplungsplatte 6100 beschrieben (Fig. lc).
Die Kupplungsplatte 6100 ist zum Ausbilden von elektrischen, elektronischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Verbindungen vorgesehen. Diese Kupplungsplatte 6100 umfasst eine in etwa ebenflächige Basisplatte 6101. Diese Basisplatte 6101 kann mit einer Vielzahl von elektrischen, elektronischen, hydraulischen und/oder pneumatischen sowie mechanischen Verbindungselementen versehen sein.
An der Basisplatte 101 sind zumindest zwei hydraulische Anschlusseinrichtungen 6113 aus- gebildet. Diese beiden hydraulischen Anschlusseinrichtungen 6113 sind zum Betätigen von nahezu an allen verbindbaren Modulen vorhandenen Stützfußzyl indem vorgesehen. Zudem ist an der Basisplatte 6101 zumindest eine elektronische Verbindungseinrichtung 6102 zum Bereitstellen einer elektronischen Verbindung zwischen einer Steuereinrichtung eines Fahrzeuges und einer Steuereinrichtung eines Fahrzeuges vorgesehen. Diese elektronische Ver- bindung dient zum Identifizieren der Art des Modules bzw. des Anhängers bzw. des Anbaugerätes. Weiterhin ist an der Basisplatte 6101 zumindest eine elektrische Verbindungseinrichtung 6103 angeordnet. Diese elektrische Verbindungseinrichtung ist zum Betätigen eines Lichtes (z.B. Brems-, Vorder-, Rücklicht, Positionslicht oder Warnlicht) am Anbaumodul vorgesehen.
Weiterhin sind zwei elektrische Kontakte Kontrollkontakte 6104 die durch Koppeln eines Do- ckingeinschubes mit einer Dockingaufnahme miteinander elektrisch verbunden werden, um zu detektieren, ob der Dockingeinschub vollständig in die Dockingaufnahme eingezogen ist und eine Sicherungs- und/oder Verriegelungseinrichtung aktiviert werden kann. In der Basis- platte 101 sind auch pneumatische Verbindungseinrichtungen 114 vorgesehen.
Beim Verbinden zweier erfindungsgemäßer Kupplungsplatten, die zum Verbinden eines Fahrzeuges mit einem Anbaugerät ausgebildet sind, werden beim Koppeln gleichzeitig folgende Verbindungen hergestellt:
- Elektrische Verbindungen (Beleuchtung, elektrische Leistungsversorgung)
elektronische Verbindungen (CAN-BUS 9a, ggfs. ISOBUS®, Ethernet 9b)
hydraulische Verbindungen für Fahrzeughydraulik und Arbeitshydraulik
bis zu sechs doppelt wirkende hydraulische Steuergeräte mit einem maximalen Durchfluss von jeweils 100 I pro Minute
Power-beyond-Anschluss mit einem maximalen Durchfluss von 180 I pro Minute hydraulische Anschlüsse für Stützfüße am Anbaugerät
Druckluftversorgung Druckluftbremse für kuppelbare Zusatzachsmodule und/oder Anhänger bzw. Anbaugeräte.
Auf den digitalen Steuereinheiten 4 und 5 ist eine Steuerprogrammeinheit 8 gespeichert und ausführbar (Fig. 2a und 2b). Die Steuerprogrammeinheit 8 umfasst alle Computerprogramme der jeweiligen Steuereinheit, welche zum Steuern der mit den Steuereinheiten verbundenen Komponenten 30 und zum Kommunizieren mit weiteren Steuereinheiten, beziehungsweise Steuerprogrammeinheiten 8, ausgebildet sind. Die Steuerprogrammeinheit 8 weist eine Datenbusschnittstelle 10 zur Kommunikation mit weiteren Steuerprogrammeinheiten und ein lokales Zuordnungsmodul 11 auf. Die Steuerprogrammeinheit der Fahrzeug-Steuereinheit 8a weist zusätzlich noch ein zentrales Zuordnungsmodul 12 auf.
Das lokale Zuordnungsmodul 11 dient zum Ansteuern der mit der jeweiligen Steuereinheit verbundenen Komponenten 29 nach Maßgabe von entsprechenden Betätigungsnachrichten. Das lokale Zuordnungsmodul 11 ist mit mindestens einem Komponentenmodul 30 der jeweiligen Komponente 29 verbunden. Das zentrale und die lokalen Zuordnungsmodule 12, IIa und IIb sind über die Datenbusschnittstelle 10 mit den Datenbussen 9 verbunden.
Das Bedienelement 7 weist ein Bedienelementmodul 13 auf, welches über einer Datenbus- schnittsteile 10 mit den Datenbussen 9 verbunden ist. Das Ausgabeelement 23 weist ein Ausgabeausführmodul 124 auf, welches über einer Datenbusschnittstelle 10 mit den Datenbussen 9 verbunden ist. Das Bedienterminal-Display 25 weist ein Bedienterminal-Display Modul 26 auf, welches über einer Datenbusschnittstelle 10 den Datenbussen 9 verbunden ist. Das lokale Zuordnungsmodul 11 weist ein Bedienelementansteuer-Programmbaustein 19, ein Mapping-Programmbaustein 14, ein Funktions-Programmbaustein 15 und ein Hardwarean- steuerungs-Programmbaustein 16 auf. Das lokale Zuordnungsmodul des Anbaugerätes IIb weist zusätzlich ein Bedienterminal-Display Ansteuer-Programmbaustein 28 auf. Das lokale Zuordnungsmodul des Anbaugerätes IIb weist zusätzlich eine Webvisualisierung, später Webvisu 20 genannt, auf, welches anzeigbare Visualisierungen, insbesondere Webseiten, generiert. Diese Visualisierungen sind Teil der Komponentenbeschreibung und die Interaktionsbeschreibung und umfassen u.a. Anbaugeräteinformationen. Diese Anbaugeräteinformationen umfassen beispielsweise eine bildliche Darstellung des Anbaugerätes IIb, den Aufgabenstatus des Anbaugerätes IIb, aktuelle und/oder voreingestellte Parameter des Anbauge- rätes IIb. Es wird somit eine grafischen Benutzeroberfläche erzeugt, die an das Bedienterminal-Display 25 übermittelt wird. Dort können Ausgaben und Eingaben betätigt werden. Die einzelnen Programmbausteine innerhalb des lokalen Zuordnungsmoduls 11 sind mit logischen Datenverbindungen miteinander verbunden (Fig. 3 - 4b). Die Bedienelementansteuer- Programmbausteine 19 der einzelnen lokalen Zuordnungsmodule 11 sind über den GAN-Bus 9a untereinander verbunden. Ebenso sind die Hardwareansteuer-Programmbausteine 16 von allen lokalen Zuordnungsmodulen über den GAN-Bus 9a verbunden. Die Webvisu 20 der lokalen Zuordnungsmodule der Anbaugeräte IIb ist über das Ethernet 9b mit dem Bedienter- minal-Display Ansteuermodul 28 verbunden.
Der Softwareaufbau des Steuersystems, insbesondere des lokalen Zuordnungsmoduls 11 ist in mehreren Schichten eingeteilt (Fig. 3b). Einer Bedienelement-Schicht IK12, Einer Eingangsschicht IK8, Einer Zuordnungsschicht IK9, einer Signalschicht IK10, einer Ausgangs- schicht IK11 und einer Geräteansteuerschicht IK13. Zu der Bedienelement-Schicht IK12 gehört zum Beispiel das Bedienelementmodul 13, aber auch ein Telegrammweiterleitungsmodul IK7, welches die Telegramme vom Bedienelementmodul 13 an eine Anbau-Steuereinheit 5 weiterleitet. Telegramme werden von dieser Schicht zur nächsten Schicht, der Eingangsschicht IK8 weitergeschickt. Dieses umfasst die Bedienelementansteuer-Programmbausteine 19. Dem folgt die Zuordnungsschicht, welches den Mapping-Programmbaustein 14 umfasst. Die darauf folgende Schicht ist die Signalschicht IK10, welche die Funktions- Programmbausteine 15 aufweisen. Anschließend folgt die Ausgangsschicht IK11 mit dem Hardwareansteuer-Programmbaustein 16. Bei der Anbau-Steuereinheit 5 werden Telegramme wieder an ein Bedienelementansteuer-Programmbaustein 19 gesendet. Nach der Aus- gangsschicht IK11 folgt die Geräteschicht IK13.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die interne Steuerungsstruktur des Fahrzeuges 1 in drei Bereiche unterteilt (Fig. 5a, 5b und 5c): einem Haupttraktorbereich IS1, einem Fahrbereich IS2, auch DriCoSoft genannt, und einem Fahrzeugdatenbereich IS3, auch VDS (engl. : vehicle data System) genannt.
Der Haupttraktorbereich IS1 weist folgende Bedienelemente 7 auf:
Ein IO-Controller 1, wie z.B. ein TTC-30XH® IS6
Ein IO-Controller 2, wie z.B. ein TTC-30XH® IS7
· Ein IO-Controller 3, wie z.B. ein TTC-30XH® IS8
Ein IO-Controller 4, wie z.B. ein TTC-30XH® IS9
Ein IO-Controller 5, wie z.B. ein TTC-30XH® IS10
• Ein Joystick ISlla Des Weiteren weist der Haupttraktorbereich IS1 folgende Komponenten 29 auf:
• Zwei mal sechs CAN Proventile IS13(a-l)
• Eine Kommunikationseinheit, wie z.B. ProEmion 5320® IS15
Ein IO-Controller Kühllüfter IS24 Zusätzlich weist der Haupttraktorbereich ISl folgendes auf:
• Ein Bedienterminal Display
• Als Ausgabeelement 23 ein Anzeige Fahrbetrieb,
z.B. HY-eVision2 7.0®
• Als Fahrzeug-Steuereinheit 4 ein Karosseriesteuergerät,
z.B. ein Bodycontroller TTC-580®
All diese Bestandteile des Haupttraktorbereich ISl sind mit einem Fahrzeug-Datenbus IS4 verbunden (Fig. 6), über den diese Bestandteile untereinander kommunizieren. Vorzugsweise wird über den Fahrzeug-Datenbus mit dem J1939-Protokoll kommuniziert. Als Fahrzeug- Steuereinheit 4 ist an dem Karosseriesteuergerät IS17 der CAN-Bus 9a angeschlossen, welcher durch die Verbindungstelle vorne 61a und die Verbindungstelle hinten 61b mit den anderen Steuereinheiten 5 in Verbindung steht (Fig. 8). Der VDS Bereich IS3 weist folgende Komponenten 29 auf:
• Ein Fahrregler Getrieberegler, wie z.B. von Bodas® IS18
• Ein Abgasnachbehandlung, z.B. von der Firma CAT® IS19
• Ein Motorsteuergerät, z.B. von der Firma CAT® IS20
• Ein elektronisches Bremsregelsystem, IS21
wie, z.B. ABS/ASR
Zusätzlich weist der VDS Bereich IS3 als Bedienelement 7 eine Bedienarmlehne IS12 auf.
Der Fahrbereich IS2 weist folgende Komponenten 29 auf:
• Eine Lenkungsteuerung, wie z.B. ein TTC-32S
• Eine Federungsteuerung, wie z.B. einTTC-580
All diese Bestandteile des VDS Bereich IS3 und des Fahrbereich IS2 sind mit einem Antriebsstrang-Datenbus IS5, auch Powertrain genannt, verbunden, über den diese Bestandteile untereinander kommunizieren. Vorzugsweise wird im Antriebsstrang-Datenbus IS5 das Protokoll J1939 verwendet. Der Antriebsstrang-Datenbus IS5 ist zusätzlich mit dem Bedienterminal 25, dem Karosseriesteuergerät IS17, der Anzeige Fahrbetrieb IS16 und der Kommunikationseinheit IS15 des Haupttraktorbereich ISl verbunden. Weiterhin ist der Powertrain J1939 Datenbus IS 5 mit den folgenden Komponenten verbunden (Fig. 7):
Eine Service-Schnittstelle IS25
Ein Joystick rechts ISllb
Ein Steuergerät (ECU) 1 für ein Lenksystem (ETS) IS26
Ein Steuergerät (ECU) 4 für ein Lenksystem (ETS) IS27
Ein Steuergerät (ECU) 3 für ein Lenksystem (ETS) IS28 • Ein Steuergerät (ECU) 2 für ein Lenksystem (ETS) IS29
• Ein Steuergerät (ECU) 1 für ein Lenksystem (ETS) IS30
Nachfolgend wird für das Ausführungsbeispiel das Verfahren zum Ankoppeln eines Anbauge- räts 2 zu dem Fahrzeug 1 anhand von Figur 1 und 2 erläutert. Wird ein Anbaugerät 2 mechanisch und elektronisch über die Datenbus 6 an der Verbindungsstelle 61 mit dem Fahrzeug 1 verbunden, werden alle am Datenbus 9a/9b Anbau-Steuereinheiten 5 erkannt, da die Fahrzeug-Steuereinheit 4 regelmäßig Identifikationstelegramme sendet. Neu erkannte Anbau-Steuereinheiten 5 werden anschließend initialisiert und in das System zur Datenüber- tragung automatisch integriert. Andere automatische Integrationsmethoden sind vorstellbar. Es sind auch Methoden denkbar, die keine Initialisierung benötigen.
Anschließend meldet die Steuerprogrammeinheit 8b der Anbau-Steuereinheit 5 dem zentralen Zuordnungsmodul 12, welche Ausgabeelemente 23 und Bedienelemente 7 es benötigt. Dazu werden eine Komponentenbeschreibung und eine Interaktionsbeschreibung an das zentralen Zuordnungsmodul 12 gesendet. Die Informationen beschreiben das Anbaugerät 2, insbesondere die Komponenten, wie sie anzusteuern sind und welche Bedien- und Ausgabeelemente benötigt werden. Das zentrale Zuordnungsmodul 12 entzieht daraufhin dem lokalen Zuordnungsmodul 11 der Fahrzeug-Steuereinheit 4 die Rechte der benötigten Ausgabeelemente 23 und Bedienelemente 7 und weist sie dem lokalen Zuordnungsmodul 11 der Anbau-Steuereinheit zu. Über ein Bedienelement 7 kann ein Fahrer diese Zuweisung steuern. Das zentrale Zuordnungsmodul 12 sendet eine Zuordnungsnachrichten, auch Zuordnungstelegramme genannt, an alle loka- len Zuordnungsmodule 11 über den CAN-Bus 9a, in welcher die Zuordnung der Ausgabeelemente 23 und der Bedienelemente 7 zu den Komponenten 29 und des dazugehörigen lokalen Zuordnungsmodulen 11 festgelegt ist. Diese Nachrichten werden derart gespeichert, dass alle über den Datenbus übertragenen Betätigungsnachrichten von dem jeweiligen Bedienelement 7 zu der zugewiesenen Komponente 29 weitergeleitet werden, um diese entspre- chend anzusteuern.
Des Weiteren können vom lokalen Zuordnungsmodul des Anbaugerätes IIb eine Anforderung an die Komponenten des Fahrzeugs 1 gestellt. Diese Anforderungen weisen sowohl Einschränkungen, als auch Befehle auf. So kann diese Anforderung zum Beispiel die maxima- le Geschwindigkeit des Fahrzeuges 1 sein oder aber das Fahrzeug 1 entlang einer vorbestimmten Route fahren zu lassen. Nachfolgend wird für das Ausführungsbeispiel das Verfahren zur Visualisierung Anbaugerätinformationen anhand von Figur 4a erläutert. Das Bedienterminal Display 25 ist dazu ausgebildet, die Visualisierung der Anbaugerätinformationen darzustellen. In diesem Ausführungsbeispiel geschieht dies über den Webbrowser 33, welcher auf dem Bedienterminal Display 25 installiert ist. Die einzelnen lokalen Zuordnungsmodule der Anbaugeräte IIb stellen dabei die Informationen, die an dem Webbrowser 33 dargestellt werden (Fig. 14). Dies wird in dem Modul Webvisu 20 generiert. Des Weiteren kann das Bedienterminal Display 25 selber Informationen über die eigenen Komponenten 29 des Fahrzeuges 1 darstellen. Es umfasst somit auch die Eigenschaften eines Webvisu 20.
In den jeweiligen lokalen Zuordnungsmodulen 11 werden Parametertelegramme 22 vom Bedienterminal Display 25, beziehungsweise vom Webvisu 20, an das Mapping- Programmbaustein 14 und das Funktions-Programmbaustein 15 geschickt. Gleichzeitig wird eine Datenforderung über Seiten ID 34 vom Bedienterminal Display 25, beziehungsweise vom Webvisu 20, an den Mapping-Programmbaustein 14 und den Funktions- Programmbaustein 15 geschickt (Fig. 10). Die Zuordnungsnachrichten und die Betätigungsnachrichten können in Form solcher Parametertelegramme 22 übertragen werden. Also Antwort werden Datentelegramme Inhalt über Seiten ID 21 wieder von den dem das Mapping- Programmbaustein 14 und dem Funktions-Programmbaustein 15 wieder zurück zum Bedien- terminal Display 25, beziehungsweise zum Webvisu 20 geschickt.
Die Parametertelegramme 22 weisen Informationen über die Steuerungs-ID, Parameter ID und die jeweiligen neuen Werte auf. Wie in Fig. 10 beispielhaft für die Parametertelegramme 22 im Fahrzeug 1 dargestellt ist, kann so zum Beispiel Parameter XY auf 100% gestellt wer- den, wobei diese Information dann an das Mapping-Programmbaustein 14 und das Funktions-Programmbaustein 15 geschickt wird, welche auf der Fahrzeugsteuereinheit 4 ausgeführt wird.
Nachfolgend wird für das Ausführungsbeispiel das Verfahren zur Steuerung eines Anbauge- räts 2 mittels Bedienelemente 7 des Fahrzeug 1 anhand von Figur 3 erläutert.
Zentrales Element der Fahrzeugbedienung sind die Bedienelemente 7 des Fahrzeuges 1. Über Bedienelementansteuer-Programmbausteine 19 werden die Benutzungsinformationen der dazugehörigen Bedienelemente 7 ausgelesen und softwaretechnisch verarbeitet. Dazu gehören zum Beispiel die Digitalisierung und die Inkrementierung. Die Benutzungsinformationen der Bedienelementansteuer-Programmbausteine 19 des lokalen Zuordnungsmoduls des Fahrzeuges IIa werden sowohl an den Mapping-Programmbaustein 14 des lokalen Zuordnungsmodul des Fahrzeuges IIa, als auch über Bedienelement-Telegramme 17, die auch Betätigungsnachrichten heißen, über den GAN-Bus 9a an die Bedienelementansteuer- Programmbausteine 19 der lokalen Zuordnungsmodule der Anbaugeräte IIb gesendet. Von dort werden die Signale an die dortigen Mapping-Programmbausteine 14 weitergeleitet. Nach dem Mapping im Mapping-Programmbaustein 14 sind die Informationen derart aufbereitet, dass sie Einfluss auf gewisse Funktionen im Funktions-Programmbaustein 15 nehmen können. Zusammen mit anderen Funktions-Programmbausteinen 15, die nicht zwangsläufig auf Bedienelement-Signale warten, werden dann entsprechende Informationen an das Hardwareansteuer-Programmbaustein 16 geleitet. Von dort können entweder Komponen- tenmodule 30 direkt angesteuert werden oder die Informationen werden über Remotetelegramme 18 wieder zurück an das lokale Zuordnungsmodul des Fahrzeuges IIa und des dortigen Hardwareansteuer-Programmbausteins 16 weiter geleitet, so dass dort Komponentenmodule 30 angesteuert werden. Zum Beispiel kann im Fahrzeug 1 ein Taster gedrückt werden. Das Anbaugerät 2 erkennt diesen Tastendruck und lässt daraufhin im Fahrzeug 1 eine Anzeige aufleuchten.
Nachfolgend wird für das Ausführungsbeispiel das Mapping im Mapping-Programmbaustein 14s anhand von Figur IIa und IIb erläutert. In dem Mapping-Programmbaustein 14 werden Steuerelementtelegramme 35, die aus einer Steuerungs-ID 143, einer Parameter ID 144 und den dazugehörigen Werten 145, welche die Aktivierungen und Auslenkungen der Bedienelemente 7 übermittelt, zunächst in einen Multiplexer 141 gebündelt, wobei je nach Steuerungs-ID 143 der Wert 145 eines entsprechenden Parameters 144 zum Funktions- Programmbaustein 15 durchgeschaltet wird. Zusätzlich kann auch ein kompletter Datensatz, wie zum Beispiel die Änderung einer Fahrer-ID, übermittelt werden. Das Mapping- Programmbaustein 14 weißt für verschiedene Bedienelemente 7 unterschiedliche Multiplexer 141 auf. So liegt unter anderem ein Multiplexer für Hebel und ein Multiplexer für Knöpfe vor. Nach dem Funktions-Programmbaustein 15 werden die Signale in einen Demultiplexer 142 übermittelt. Der Demultiplexer 142 ist Bestandteil des Hardwareansteuer-Programmbausteins 16, von dem die einzelnen Komponentenmodule 30 angesteuert werden.
Das Mappen, beziehungsweise Zuordnen, sorgt auch dafür, dass die Bedienelemente 7 unterschiedlich genutzt werden können. So kann ein Taster, aber auch ein Element eines Touchscreens, folgendes Verhalten aufweisen:
· Beim Drücken schalten
• Beim Loslassen schalten
• Bis zum Loslassen schalten
• Einmaliges Signal (Latch) beim Drücken • Einmaliges Signal (Latch) beim Loslassen
• Einmaliges Signal (Latch) bis zum Loslassen (Es schaltet erst wieder beim Loslassen zurück) Lenkelemente, wie Schieber, Lenkräder oder Joysticks können ebenfalls drei verschiedene Verhalten aufweisen, die neben der Richtung und Auslenkung berücksichtigt werden muss:
• Differentielles Verhalten, d.h. eine schnelle Bewegung sorgt für eine größere Steuerung, als eine langsame
• Proportionales Verhalten, d.h. die Steuerung ist proportional zur Auslenkung des Len- kelementes
• Integrales Verhalten, d.h. die Steuerung ist proportional zum integrierten Weg der Auslenkung, was dafür sorgt, dass nach positiver Auslenkung eine Rückkehr zur Nullstellung immer noch eine positive Steuerung bewirkt. Nachfolgend wird für das Ausführungsbeispiel das Erzeugen von Bedienelement Telegramme nl7 von der Bedienarmlehne IS23 und dem Joystick links IIa anhand von Figur 12 erläutert. In der Fahrzeugsteuereinheit 4 im Telegrammempfang wird über den Antriebsstrang- Datenbus IS5 Steuersignale von der Bedienarmlehne IS23 und über den Fahrzeug-Datenbus IS4 Steuersignale vom Joystick links IIa empfangen. Anschließend wird eine Auswahl der frei belegbaren Elemente getroffen. Von dort können die Nachrichten zum Mappping und anschließend zu internen Funktionen gesendet werden oder es werden Bedienelementtelegramme erstellt, die dann über den Antriebsstrang-Datenbus IS5 und/oder dem GAN-Bus 9a zu den Anbau-Steuereinheiten weitergeleitet werden. Nachfolgend wird für das Ausführungsbeispiel das Ansteuern der Propventile IS12 anhand von Figur 13 erläutert. In der Fahrzeugsteuer-Einheit 4 werden über die Datenbus- Schnittstelle 10 vom GAN-Bus 9a zunächst die Telegramme empfangen. Von dort wird das Signal weiter geleitet, um die Umschaltung und Priorisierung festzulegen. Der Telegrammempfang steuert auch die Abfrage, ob es sich um ein intelligentes Anbaugerät handelt. Dazu ist noch ein HW-Signal gekoppelt. Die Antwort, ob es sich um ein intelligentes Anbaugerät handelt, hat ebenfalls genauso Einfluss auf die Umschaltung und Priorisierung, wie interne Funktionen. Nach der Umschaltung und Priorisierung werden Ventiltelegramme erstellt, die über den Fahrzeug-Datenbus IS4 an die einzelnen Can Propventile IS12 weitergeleitet werden.
Durch die modulare Bauweise können unterschiedliche Kombinationen von Anbaugeräten 2 angeschlossen werden. Anbaugeräte 2 können zum Beispiel nur über die Verbindungsstelle 61 mit der Fahrzeugsteuerung verbunden sein (Fig. 16). Des Weiteren können über eine Steuerprogrammeinheit 8 am Anbaugerät 2 gesteuert werden (Fig. 17). Es ist auch möglich, dass die Ansteuerung von Anbaugeräten 2 über ein Steuergerät an der Verbindungsstelle 61 mit Fahrzeugsteuerung und Ansteuerung komplexer Anbaugeräte über deren Bediengeräte die über zusätzliche Verbindungen im Fahrzeug angeschlossen werden, gesteuert werden (Fig. 18).
In einer Ausführungsform kann das Fahrzeug 1 derart ausgestaltet sein, dass es mit einem kuppelbaren Zusatzmotor 37 ausgestattet ist. Dieser kuppelbarer Zusatzmotor erhöht erheblich die Leistung des Fahrzeuges und kann auch über das Steuersystem gesteuert werden.
In einer weiteren Ausführungsform können die Bedienarmlehne IS12 und die Service- Schnittstelle IS25 mit dem Fahrzeug-Datenbus IS4 verbunden sein.
In einer weiteren Ausführungsform können die Bedienelemente 7 und die Fahrzeug- Steuereinheit 4 über den CAN-Bus (J1939) 9a mit Geräten mit Fremddatenbus, wie z.B. dem Isobus® kommunizieren und diese betreiben (Fig. 9). Über einen landtechnischen Datenbus IB1, wie dem Isobus®, können Fremdsysteme IB2 kommunizieren, wie z.B. ein Kverneland Tellus® System mit Zusatzbedienelementen IB3 und einem Job-Controller IB4 am Anbaugerät 2. Fremdsysteme IB2 können folgende Bestandteile aufweisen:
· Ein virtuelles Terminal IB7
• Eine Traktorsteuereinheit (engl. : Tractor ECU) IB8, welche an den CAN-Bus (J1939) 9a angeschlossen wird
• Aufgabencontroller IB9
• Dateiserver IB10 · Empfangseinheit für ein Globales Positionsbestimmungssystem, IB11
wie z.B. GPS
Das Task-Controller IB9 kann mit einem Farm Management System IB5 über eine Daten- transfereinheit IB6, wie zum Beispiel WLAN, GPRS oder einem Memorystick, verbunden werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann das zentrale Zuordnungsmodul 12 Bestandteil der Steuerprogrammeinheit des Anbaugerätes 8b sein.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Anbaugerät 1 ohne Steuerprogrammeinheit 8, das bedeutet es werden nicht automatisch sämtliche Informationen über das Webvisu 20 zur Verfügung gestellt (Fig. 4b). Ist dies der Fall, werden beim Bedienterminal Display 25 zusätzliche Standarddisplayseiten über manuelle Eingaben für das Anbaugerätetyps aktiviert. Zu- sätzlich ist ein HW-Signal gekuppelt und Im Funktions-Programmbaustein 14 sind zusätzliche Standardfunktionen über die Anbaugeräte ID aktiviert.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Kommunikation zwischen einem Display, beziehungsweise Bildschirm, als Ausgabeelement 23 und der Anbau-Steuereinheit 4 nicht nur über einen Webbrowser laufen (Fig. 15). An einem Ausgabeelement 23, welches hier in diesem Beispiel als Display ausgebildet ist, ist ein Ausgabeausführmodul 124 gespeichert und ausführbar. In dem Display ist ein vordefinierter Katalog von Grafiken und Anzeige- Eingabefeldern IK2 hinterlegt. Dieses stellt einem Speicher-Programmbaustein definierte Bilder IKla zur Verfügung, welche dann durch das Ausgabeausführmodul 124 zur Visualisierung gebracht werden kann. Das Ausgabeausführmodul 124 sendet zyklische Telegramme IK3 an das Funktions-Programmbaustein 4 der Fahrzeug-Steuereinheit 4, welche zyklische Datentelegramme IK4 wieder zurückgibt. Des Weiteren sendet das Funktions- Programmbaustein 4 Informationen an ein Speicher-Programmbaustein definierte Bilder des Anbaugerätes IKlb, welches zusätzlich azyklische Anforderungen IK5 vom Speicher- Programmbaustein definierter Bilder des Displays IKla erhält. Das Speicher- Programmbaustein IKlb sendet daraufhin azyklische Definitionstelegramme IK6 an den vordefinierten Katalog von Grafiken und Anzeige-Eingabefeldern IK2.
Bezugszeichen
1 Fahrzeug
2 Anbaugerät
3 Steuersystem
4 Fahrzeug-Steuereinheit
41 Prozessoreinheit
42 Stromversorgung
43 externe Schnittstellen
44 Speichereinheit
411 Datenverwaltungseinheit
412 Datenspeichereinheit
413 Datentra nsferein heit
5 Anbau-Steuereinheit
6 Datenbus
61 Verbindungsstelle
61a vordere Verbindungsstelle, Dock vorne
61b hintere Verbindungsstelle, Dock hinten
7 Bedienelement
8 Steuerprogrammeinheit
8a Steuerprogrammeinheit des Fahrzeugs
8b Steuerprogrammeinheit des Anbaugeräts
9a CAN-Bus
9b Ethernet
10 Datenbus-Schnittstelle
11 lokales Zuordnungsmodul
IIa lokales Zuordnungsmodul des Fahrzeugs
IIb lokales Zuordnungsmodul des Anbaugeräts
12 zentrales Zuordnungsmodul
13 Bedienelementmodul
14 Mapping-Programmbaustein
15 Funktions-Programmbaustein
16 Hardwareansteuer-Programmbaustein
17 Bedienelement-Telegramm, Betätigungsnachricht
18 Remotetelegramme
19 Bedienelementansteuer-Programmbaustein
20 Webvisualisierung (Webvisu)
21 Datentelegramme 22 Parametertelegramme
23 Ausgabeelemente
24 Ausgabe-Programmbaustein
25 Bedienterminal-Display
26 Bedienterminal-Display-Modul
28 Bedienterminal-Display-Ansteuer-Programmbaustein
29 Komponente
30 Komponentenmodul
30a Komponentenmodul des Fahrzeugs
30b Korn ponentenmodul des Anbaugeräts
31 Programmbaustein für Ausgänge/-ventile
32 Programmbaustein für Steuertelegramme für Subsysteme
33 Webbrowser
34 Datenanforderung über Seiten-ID
35 Steuerelementtelegramme
36 Funktionsgerät
37 kuppel barer Zusatzmotor
124 Ausgabeausführmodul
141 Multiplexer
142 Demultiplexer
143 Steuerungs-ID
145 Bedienwert-ID
146 Fahrer-ID
6100 Kupplungsplatte
6101 Basisplatte
6102 elektronische Verbindungseinrichtung
6103 elektrische Verbindungseinrichtung
6104 elektrischer Kontrol Ikontakt
6113 hydraulische Anschlusseinrichtung
6114 pneumatische Verbindungseinrichtung
151 Haupttraktorbereich
152 Fahrbereich
IS3 Fahrzeugdatenbereich
154 Fahrzeug-Datenbus
155 Antriebsstrang-Datenbus
156 I0-Controller 1 157 IO-Controller 2
158 IO-Controller 3
159 IO-Controller 4
IS10 IO-Controller 5
ISlla Joystick links
ISllb Joystick rechts
IS12 Bedienarmlehne
IS13a-l CAN Proventile
IS15 Kommunikationseinheit
IS16 Anzeige Fahrbetrieb
1517 Karosseriesteuergerät
1518 Fahrregler Getrieberegler
1519 Abgasnachbehandlung
1520 Motorsteuergerät
IS21 elektronisches Bremsregelsystem
1522 Lenkungsteuerung
1523 Federungsteuerung
1524 IO-Controller Kühllüfter
1525 Service-Schnittstelle
IS26 Ein Steuergerät (ECU) 1 für ein Lenksystem (ETS)
1527 Ein Steuergerät (ECU) 4 für ein Lenksystem (ETS)
1528 Ein Steuergerät (ECU) 3 für ein Lenksystem (ETS)
1529 Ein Steuergerät (ECU) 2 für ein Lenksystem (ETS)
1530 Ein Steuergerät (ECU) 1 für ein Lenksystem (ETS)
IB1 landtechnischer Datenbus
IB2 Fremdsystem
IB3 Zusatzbedienelemente
IB4 Job-Controller
IB5 Farm Management System
IB6 Datentransfereinheit
IB7 virtuelles Terminal
IB8 Traktorsteuereinheit
IB9 Aufgabencontroller
IB10 Dateiserver
IB11 Empfangseinheit für ein Globales Positionsbestimmungssystem
IKla Speicher-Programmbaustein definierter Bilder des Ausgabeelements IKlb Speicher-Programmbaustein definierter Bilder des Anbaugerätes
IK3 Zyklisches Telegramm
IK4 Zyklisches Datentelegramm
IK5 Azyklische Anforderung
IK6 Azyklisches Definitionstelegramm
IK7 Telegrammweiterleitung
IK8 Eingangsschicht
IK9 Zuordnungsschicht
IK10 Signalschicht
IK11 Ausgangsschicht
IK12 Bedienelementschicht
IK13 Geräteschicht

Claims

Patentansprüche
1. Digitale Steuereinheit mit einer zentralen Prozessoreinheit zum Steuern von zumindest einer Komponente eines Fahrzeugs oder eines Anbaugerätes und mit einer Steuerprogrammeinheit,
die nur auf der Steuereinheit gespeichert und dort ausführbar ist,
und einer Schnittstelle zu einem Datenbus,
wobei mittels des Datenbus mehrere Bedienelemente an die Steuereinheit und eine oder mehrere weitere Steuereinheiten gekoppelt werden können,
wobei die Bedienelemente bei einer Betätigung eine Betätigungsnachricht erzeugen und über den Datenbus übertragen,
wobei die Betätigungsnachricht zumindest eine Information über die Art der Betätigung und über das Bedienelement enthält,
wobei die Steuerprogrammeinheit ein lokales Zuordnungsmodul aufweist,
das die Betätigungsnachrichten für eine bestimmte Komponente,
welche an die digitale Fahrzeug-Steuereinheit gekoppelt ist,
vom Datenbus liest und an diese Komponente entsprechende Steuersignale weiter leitet, und die Steuerprogrammeinheit ein zentrales Zuordnungsmodul aufweist,
das bei einer neuen Zuordnung eines Bedienelementes zu einer Komponente eine Zuordnungsnachricht an das lokale Zuordnungsmodul dieser oder einer der weiteren Steuereinheiten erzeugt und über den Datenbus an das jeweilige lokale Zuordnungsmodul sendet, so dass dieses diese Zuordnung des Bedienelementes auf die Komponenten derart speichert, dass alle über den Datenbus übertragenen Betätigungsnachrichten von dem jeweiligen Bedienelement zu dieser Komponente weiter geleitet werden,
um diese entsprechend anzusteuern.
2. Steuersystem für eine Kombination aus einem Fahrzeug und mindestens einem mit dem Fahrzeug gekoppeltem Anbaugerät,
wobei das Steuersystem folgendes umfasst:
- eine digitale Fahrzeug-Steuereinheit mit einer zentralen
Prozessoreinheit zum Steuern von zumindest einer Komponente des Fahrzeugs,
- eine digitale Anbau-Steuereinheit mit einer zentralen
Prozessoreinheit zum Steuern von zumindest einer Komponente des
Anbaugerätes,
- eine lösbare Datenverbindung zwischen der
Fahrzeug-Steuereinheit und der Anbau-Steuereinheit,
wobei die lösbare Datenverbindung einen Datenbus
umfasst,
- Bedienelemente,
welche über die Datenverbindung sowohl mit der
Fahrzeug-Steuereinheit als auch mit der Anbau-Steuereinheit
verbunden sind,
wobei bei einer Betätigung des jeweiligen Bedienelementes eine Betätigungsnachricht erzeugt und über den Datenbus übertragen wird,
welche zumindest eine Information über die Art der Betätigung und über das Bedienelement enthält,
wobei eine jede Steuereinheit eine Steuerprogrammeinheit aufweist,
die nur auf der jeweiligen Steuereinheit gespeichert und dort
ausführbar ist,
und die Steuerprogrammeinheiten jeweils eine Schnittstelle zum Kommunizieren
über den Datenbus aufweisen,
so dass alle Steuerprogrammeinheiten untereinander Daten austauschen
können.
3. Steuersystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet
dass die digitale Fahrzeug-Steuereinheit und/oder zumindest eine der digitalen Anbau- Steuereinheiten nach Anspruch 1 ausgebildet ist.
4. Steuersystem nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine jede Steuerprogrammeinheit ein Ausgabe-Programmbaustein zum Ausgeben von Informationen, die den Zustand der Steuerprogrammeinheit oder von an dieser gekoppelten Komponenten wiedergeben, aufweist, wobei das Ausgabe-Programmbaustein Steuerbefehle erzeugt, mit welchen diese Informationen direkt an einem Ausgabeelement ausgegeben werden.
5. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass jede Steuerprogrammeinheit ein lokales Zuordnungsmodul zum Anordnen eines Bedienelementes zu einer Komponente des Fahrzeuges oder des Anbaugerätes auf dem sich diese Steuerprogrammeinheit befindet,
und die Fahrzeug-Steuereinheit oder eine Anbau-Steuereinheit ein zentrales Zuordnungsmodul aufweist,
welches eine Benutzerschnittstelle aufweist,
an welche ein Benutzer ein Bedienelement eine Komponente zuordnen kann,
wobei bei einer weiteren Zuordnung das zentrale Zuordnungsmodul eine Nachricht an das lokale Zuordnungsmodul, der Steuerprogrammeinheit, erzeugt,
die mit der jeweiligen Komponente verknüpft ist,
wobei das lokale Zuordnungsmodul diese Zuordnung des Bedienelementes auf die Komponenten derart speichert,
dass alle über den Datenbus übertragenen Betätigungsnachrichten von dem jeweiligen Be- dienelement zu dieser Komponente weiter geleitet werden,
um diese entsprechend anzusteuern.
6. Steuersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fahrzeug eine Kupplung zum Ankoppeln von Anbaugeräten aufweist, welche eine Antriebswelle und/oder einen Steckanschluss für eine elektrische Leitung und/oder einen Steckanschluss für eine Hydraulikleitung und/oder einen Steckanschluss für eine pneumatische Leitung aufweist, wobei die Steuerprogrammeinheiten des Fahrzeugs und der Anbaugeräte derart ausgebildet sind, dass sie auf den Betrieb des mit ihnen gekoppelten Fahrzeugs und/oder Anbaugeräts ausschließlich durch Anweisungen, Anforderungen und Befehle Ein- fluss nehmen, mit welchen die mechanische, elektrische, hydraulische oder pneumatische Leistung an der Kupplung definiert wird.
7. Steuersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zentrale Zuordnungsmodul bei einer neuen Zuordnung eines Bedienelements eine Nachricht an das lokale Zuordnungsmodul erzeugt und an dieses sendet, dessen Komponente bisher dem Bedienelement zugeordnet war, um diese Zuordnung aufzuheben.
8. Steuersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem Koppeln eines Anbaugeräts an ein Fahrzeug die Steuerprogrammeinheit dieses Anbaugeräts eine Nachricht an das zentrale Zuordnungsmodul sendet, in welcher zumin- dest die Komponenten des Anbaugeräts definiert sind, sodass das zentrale Zuordnungsmodul diese Komponenten registriert.
9. Steuersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bedienelemente derart ausgebildet sind, dass es nur zwei Klassen von Betätigungsnachrichten gibt, wobei die eine Klasse einen logischen Wert (wahr oder falsch) und die andere Klasse einen Zahlenwert enthält, der den Grad der Betätigung angibt.
10. Steuersystem nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bedienelemente, welche die Betätigungsnachrichten mit einem logischen Wert erzeugen, derart ausgebildet sind, dass es verschiedene Arten von Betätigungsnachrichten gibt, wobei jeweils eine Art
- beim Drücken schalten,
beim Loslassen schalten,
bis zum Loslassen schalten,
ein einmaliges Signal (Latch) beim Drücken schalten,
ein einmaliges Signal (Latch) beim Loslassen schalten oder
- ein einmaliges Signal (Latch) bis zum Loslassen schalten.
11. Steuersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuersystem zumindest eine Steckverbindung mit einer elektrischen Schnittstelle zum lösbaren Ankoppeln eines Bedienelements aufweist, wobei die Steuerprogrammeinheit ein oder mehrere Bedienschnittstellenmodule aufweist, um mit jeweils einem daran ankoppelbaren Bedienelement kommunizieren zu können.
12. Steuersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuersystem mehrere zentrale Zuordnungsmodule aufweist, wobei die zentralen Zuordnungsmodule derart ausgebildet sind, dass sie sich synchronisieren.
13. Steuersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuersystem in Schichten aufgebaut ist, wobei das Steuersystem insbesondere eine Eingangsschicht, eine Funktionsschicht und eine Ausgangsschicht aufweist.
14. Steuersystem nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Funktionsschicht unterteilt ist in eine Zuordnungsschicht und eine Signalschicht.
15. Adapter für ein Anbaugerät für ein Steuersystem nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass der Adapter an ein Datenbus koppelbar ist und ein lokales Zuordnungsmodul für das Anbaugerät umfasst.
16. Funktionsgerät, mit zum Beispiel einem Fahrzeug oder einem Anbaugerät, umfassend eine digitale Steuereinheit nach Anspruch 1.
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