ES2309047T3 - Sistema de distribucion de corriente para vehiculos. - Google Patents
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Abstract
Sistema de distribución de corriente para un vehículo, que comprende - una fuente de corriente (1) para suministrar corriente a una unidad de alimentación de corriente (2), que tiene interruptores para activar y desactivar un suministro de corriente a los cables (4-7); - un primer cable (4, 5) para alimentar una corriente desde la unidad de alimentación de corriente (2) a los dispositivos de primer nivel (17); - un primer número de nodos inteligentes (16) entre el primer cable (4, 5) y los dispositivos de primer nivel (17), donde la corriente es suministrada a los dispositivos de primer nivel bajo el control del primer número de nodos inteligentes (16); - un primer bus de datos (9''), que constituye un enlace de comunicación según un primer protocolo, con dicho primer número de nodos inteligentes (16); - una unidad de control y supervisión (12) para controlar el suministro de corriente desde la fuente de corriente (1) controlando los interruptores presentes en la unidad de alimentación de corriente (2); - un segundo cable (6, 7) para alimentar una corriente desde la unidad de alimentación de corriente (2) a los accionadores de segundo nivel (20); - un segundo número de nodos inteligentes (19) entre el segundo cable (6, 7) y los accionadores de segundo nivel (20) para controlar la alimentación de corriente a los accionadores; - un segundo bus de datos (9), que constituye un enlace de comunicación según un segundo protocolo entre dichos segundos nodos inteligentes (19); - un software de nodos que comprende un software de núcleo que controla los procesadores presentes en los nodos de al menos el segundo número de nodos (19); - un conjunto de configuraciones de nodos conteniendo cada uno datos de configuración para un nodo individual (19), que es almacenado como fichero de configuración de nodos en cada nodo y mediante el cual el software de nodos de cada nodo individual (19) es adaptado para encontrar las funciones deseadas del nodo (19); y - un adaptador (3), por el que el primer bus de datos (9'') y el segundo bus de datos (9) quedan comunicados entre sí y que tiene una memoria (14) para almacenar dichos ficheros de configuración como una configuración del sistema, desde donde un fichero de configuración de nodos apropiado puede ser cargado en un nodo dado (19).
Description
Sistema de distribución de corriente para
vehículos.
\global\parskip0.930000\baselineskip
La invención se refiere a un sistema de
distribución de corriente para un vehículo que comprende
- -
- una fuente de corriente para suministrar corriente a una unidad de alimentación de corriente que tiene interruptores para activar y desactivar un suministro de corriente;
- -
- cables para alimentar corriente desde la unidad de alimentación de corriente hasta los accionadores que consumen corriente del sistema;
- -
- varios nodos inteligentes entre los cables y los accionadores para controlar el suministro de corriente a los accionadores;
- -
- un bus de datos, que constituye un enlace de comunicación entre dicho número de nodos inteligentes;
- -
- una unidad de control y seguimiento para controlar el suministro de corriente desde la fuente de corriente controlando los interruptores presentes en la unidad de alimentación de corriente;
- -
- un software de nodo, que comprende unos procesadores de control de software de núcleo estándar presentes en los nodos; y
- -
- diferentes configuraciones de nodo, cada una conteniendo datos de configuración para un nodo individual que es almacenado como ficheros de configuración de nodo en cada nodo a través de los cuales el software para nodos de cada nodo individual es adaptado para obtener las funciones deseadas del nodo.
Este tipo de sistema de distribución de
corriente es ya conocido por la solicitud de patente internacional
WO 99/26331 A (estado de la técnica más parecido). Este sistema
previo conocido tiene también un bus de comunicación de alto nivel
y un adaptador y bloque controlador para controlar el bus de
comunicación de alto nivel y para controlar un visualizador de
información para el operador. El adaptador y el bloque controlador
armoniza las comunicaciones de varios protocolos y estándares al
protocolo de sistema, pero sólo para objetivos de información y
visualización sin integración funcional entre los sistemas de
distribución de corriente bajo control de varios protocolos.
Un tipo similar de sistema de distribución
corriente ha sido descrito en las solicitudes de patente
internacionales WO 99/25585A y WO 99/25586A Estos sistemas previos
conocidos comprenden un software para nodos estándar, y una
configuración para nodos cargable individualmente que escoge
funciones controladas por el software para nodos. Este principio es
aprovechado en la presente invención para permitir la construcción
de sistemas de funciones variables en una cadena de producción
automatizada, p. ej. a lo largo de una cadena de producción de
vehículos a partir de componentes estándar.
Un problema de utilizar los sistemas arriba
mencionados ya conocidos ha demostrado ser el hecho de que el
fabricante de vehículos puede ya tener un sistema inteligente de
distribución de corriente preexistente en relación con ciertos
segmentos del sistema, tales como un visualizador y el control y
diagnóstico de un motor y alimentación de combustible, comunicando
los nodos inteligentes de los mismos entre sí o con una unidad de
control central conforme a un protocolo determinado, p. ej. un
protocolo CAN. Generalmente, no obstante, estos sistemas consisten
en módulos electrónicos independientes, que no tienen nada que ver
entre sí. Además de esto, un vehículo es normalmente provisto de
una multitud de accionadores que consumen potencia, tales como
todas las luces, motores para limpiaparabrisas y controles de
elevalunas, al igual que para los controles de espejos laterales,
desempañadores de las ventanas posteriores y calentadores de
asiento, etc. Los paquetes de información usados para el control y
diagnósticos de averías de estos accionadores pueden ser más
simples y tener una frecuencia inferior que la del protocolo usado
por fabricantes de vehículos, el uso de paquetes de información más
simples en el sistema de forma tan extensa como sea posible para el
control de la distribución de potencia que reduce la congestión y
susceptibilidad de fallos en la comunicación.
Además, es preciso reservar una posibilidad de
cambios (actualizaciones) en el control de distribución de la
potencia.
Es un objetivo de la invención proporcionar un
sistema de distribución de potencia, donde un segmento o segmentos
del sistema usados por un fabricante de vehículos puedan ser
integrados como una entidad funcional con tal sistema de
distribución de corriente inteligente, que, aunque provisto de un
tipo diferente de protocolo de transferencia de datos, controle la
distribución de potencia a los accionadores de vehículos y que
continúe manteniendo una posibilidad flexible de producir sistemas
de funciones variables.
Este objetivo es conseguido por la invención
basada en los rasgos caracterizantes expuestos en la reivindicación
anexa 1.
Por lo tanto, en un sistema de la invención, los
segmentos de sistema separados están provistos de protocolos de
transferencia de datos distintos entre sí. Por tanto, los paquetes
de información de un primer así llamado protocolo de transferencia
de datos de nivel inferior pueden ser suficientemente simples y/o
tener una baja frecuencia para una susceptibilidad reducida a
averías, evitando un bloqueo de comunicaciones en un segundo así
denominado segmento del sistema de nivel más alto.
\global\parskip1.000000\baselineskip
\global\parskip0.880000\baselineskip
Además, el sistema de la invención incluye un
adaptador, que se usa para la configuración de al menos los nodos
de nivel inferior y para almacenar y cargar los datos de
configuración. El adaptador puede también ser utilizado para la
racionalización de producción en un segmento de sistema de nivel más
elevado usando el adaptador también para la configuración de nodos
inteligentes de nivel más elevado y para almacenar y cargar las
configuraciones para nodos como se especificará en lo sucesivo.
Una forma de realización ejemplar de la
invención se describirá ahora en más detalle con referencia a los
dibujos anexos, donde
Fig. 1 muestra un sistema de distribución de
corriente de la invención en un diagrama de bloques; y
Fig. 2 muestra un diagrama de bloques para un
adaptador incluido en el sistema.
En el diagrama de bloques de la Fig. 1, un
adaptador 3 divide un sistema de control de distribución de
corriente en dos subsistemas, donde la transferencia de datos puede
estar basada en varios protocolos. En el caso presente, el segmento
de sistema sobre el adaptador 3 es representado provisto de un
protocolo CAN comúnmente usado por fabricantes de vehículos, y el
segmento del sistema bajo el adaptador 3 está provisto de algún otro
protocolo, que está simplificado en cuanto a sus paquetes de
información y tiene una frecuencia inferior y que se denomina en
esta especificación como protocolo IWS (sistema de cableado
inteligente). El protocolo IWS puede también ser un protocolo de
transferencia de datos con una naturaleza totalmente diferente, que
no está basado en cadenas de bits sino, en cambio, en tiempos de
retraso entre variaciones transitorias, como se describe en la
solicitud de patente del solicitante FI- 19991911.
Desde una fuente de corriente 1 la corriente es
suministrada a una unidad de alimentación de corriente 2, provista
de un módulo de conexión 2a para cada rama de cable. Por medio de
los módulos de conexión 2a y los cables 4, 5 la corriente y los
datos de control son entregados a los dispositivos de protocolo de
alto nivel 17 bajo el control de nodos inteligentes 16. Los cables
4, 5 incluyen separadamente conductores de corriente 8 y conductores
de datos 9'. El mismo bus de datos 9' está también conectado con un
controlador de monitor 17' y un monitor 18. El mismo bus de datos
9' puede tener conectado al mismo varios dispositivos 17 usados por
varios fabricantes de vehículos, que pueden p. ej. medir sensores o
equipamiento especial en relación con los diagnósticos o la
operación del motor y control de la marcha. Estos dispositivos 17
son conectados a la línea de comunicación de alto nivel 9' por
nodos inteligentes 16. Los nodos inteligentes 16 incluidos en el
segmento de sistema de alto nivel se representan en asociación con
los dispositivos y conectados con cables intermedios a conductores
de cable como se hace convencionalmente en la práctica moderna,
pero los nodos de este tipo pueden también ser conectados
directamente a los conductores 8, 9' de los cables 4, 5. Los nodos
inteligentes 16 están provistos de una manera convencional de
interruptores de corriente electrónica y una inteligencia
preprogramada para controlar los mismos.
El segmento del sistema de bajo nivel incluye un
número necesario de ramas de cable 6, 7 para alimentar una
corriente desde una fuente de corriente 1 a los accionadores de
bajo nivel 20. A estos accionadores 20 se les suministra corriente
a través de nodos inteligentes 19 que están unidos directamente a
los cables 6, 7, como se describe más específicamente p. ej. en la
publicación WO 99/25585. Los nodos 19 están provistos de clavijas de
potencia que perforan los conductores de corriente 8 y clavijas de
datos que perforan los conductores de datos 9. Naturalmente,
también son posibles otros tipos de unión de cables. Además, los
nodos 19 pueden tener conectores de entrada de los mismos provistos
de dispositivos de entrada, tales como interruptores de entrada 21,
para controlar principalmente los accionadores de bajo nivel 20
pero, si es necesario, también algunos accionadores de alto nivel
17. Los mensajes de control de este tipo deben llevar una indicación
o dirección, con base a la cual el adaptador 3 acepta un mensaje
para recepción y para ser convertido de forma que el mensaje pueda
ser entregado al bus de datos de alto nivel. El control
suministrado por el interruptor 21 puede ser aplicado bien a un
accionador 20 presente en el mismo nodo 19 que incluye el
interruptor 21 o el control puede ser aplicado a un accionador 20
(17) presente en cualquiera de las ramas de cable de bajo nivel (o
de alto nivel).
Los extremos de las ramas de cable 6, 7 conectan
a los módulos de conexión 2a, que están acoplados entre sí para un
suministro de corriente a los conductores de corriente de todas las
ramas de cable 4-7 y para juntar las líneas de
datos 9 de las ramas de cable de bajo nivel 6, 7 a un bus de datos
común. Así, los nodos 19 de varias ramas de cable 6, 7 están en un
enlace de comunicación directa entre sí. Este protocolo de
transferencia de datos (IWS) puede ser de cualquier manera
apropiada diferente del protocolo de alto nivel (CAN).
Los procesadores de todos los nodos de bajo
nivel 19 son controlados por un software de núcleo estándar, el así
denominado software para nodos. Para permitir al software para
nodos de cada nodo individual 19 cumplir las funciones deseadas de
este nodo particular, cada nodo 19 tiene su memoria flash
almacenada en un fichero de configuración de nodos. Por tanto, el
sistema incluye varias configuraciones para nodos, conteniendo cada
una datos de configuración para un único nodo. Todas las
configuraciones para nodos juntas constituyen la así denominada
configuración del sistema, que es almacenada en una memoria de
configuración 14 del adaptador 3.
En relación con la fabricación de las ramas de
cable 6, 7, los ficheros de configuración para nodos pueden ser
almacenados en las memorias de los procesadores de los nodos 19.
Cuando un vehículo es puesto en marcha por primera vez, los
ficheros de configuración para nodos de todos los nodos 19 son
adaptados para ser cargados desde los nodos 19 a la memoria 14 del
adaptador 3 para constituir juntos dicha configuración del sistema
en el interior. El adaptador 3 ejecuta periódicamente la
comparación de las ficheros de configuración de nodos de los nodos
19 con ficheros de configuración de nodos presentes en su memoria.
Si a cualquiera de los nodos 19 le falta un fichero de
configuración para nodos p. ej. cuando un nodo defectuoso ha sido
sustituido por uno nuevo, el adaptador 3 cargará un fichero de
configuración para nodos en un nodo de este tipo. Por otra parte,
si el fichero de configuración para nodos es diferente del
adaptador posiblemente actualizado por una interfaz de servicio 10,
el adaptador 3 cargará un nuevo fichero de configuración para nodos
actualizada para reemplazar el antiguo. Así, el sistema es de fácil
funcionamiento en cuanto a su servicio y actualizaciones. En
relación con la producción, no es necesario cargar los nodos 19 con
ficheros de configuración para nodos puesto que éstos pueden ser
cargados con una primera puesta en marcha a partir de la
configuración del sistema presente en la memoria 14 del adaptador
3. Así, el adaptador 3 está provisto de una interfaz de herramienta
de servicio externa 10. De este modo, la carga de una configuración
puede ser realizada en el adaptador o la configuración puede ser
modificada p. ej. por una interfaz de red de cliente (CAN o RS u
otros).
\global\parskip1.000000\baselineskip
A través del adaptador 3 el bus de datos de alto
nivel 9' y la línea de datos de bajo nivel 9 están en una
comunicación de transferencia de datos entre sí. Por lo tanto, el
adaptador 3 incluye un microprocesador 11 y un programa almacenado
en su memoria 13, que funciona como un intérprete de protocolo es
decir convierte los datos del segundo protocolo (IWS) en los datos
del primer protocolo (CAN) y/o viceversa, dependiendo de si la
dirección de transferencia de datos es a partir del bus de datos de
bajo nivel 9 al bus de datos de alto nivel 9' o viceversa. Las
líneas de datos 9' de las ramas de cable de alto nivel 4, 5 se
conectan por las líneas 4', 5' a las interfaces específicas de las
ramas de cables 4a, 5a. Por otra parte, las líneas de datos 9 de
todas las ramas de cables de bajo nivel se conectan a una interfaz
común 15 en el adaptador 3.
Además, el adaptador 3 está provisto de una
unidad de control y supervisión 12 para los módulos de conexión 2a,
que controla los interruptores presentes en los módulos de conexión
para activar y desactivar un suministro de corriente a las ramas de
cables, establece límites de corriente específicos para las ramas
de cables, conecta o desconecta las líneas de datos específicas 9
de las ramas de cables a o desde el bus, respectivamente, y
supervisa el estado de las ramas de cables, tal como la corriente
tomada por una rama de cables, la temperatura de los interruptores
de corriente, y el status de las líneas de datos.
El principio descrito anteriormente, donde los
softwares de núcleo estándar de procesadores para nodos es adaptado
mediante configuraciones para nodos para encontrar las funciones
deseadas de los nodos, puede ser aplicado también con respecto a
los nodos de alto nivel 16. A este respecto, es también posible
aprovechar el almacenamiento de configuraciones para nodos de alto
nivel en el adaptador 3, desde donde el mismo puede ser cargado en
los nodos p. ej. siendo sustituido el nodo defectuoso por uno nuevo
o modificando la configuración de cualquiera de los nodos para
representar funciones nuevas.
Puesto que varias condiciones de funcionamiento,
tales como las encontradas probando o haciendo uso del sistema o en
relación con un fallo del sistema, requieren que los nodos o tomas
ejecuten varias funciones, se prefiere que al menos en algunos
nodos 19, cada nodo individual esté provisto de varias
configuraciones para nodos que sean consistentes con varios modos de
función del sistema. Los modos de función más típicos son los
siguientes: un modo de función de condición normal, un modo de
función de prueba, un modo de función de condición anormal, un modo
de función de condición de servicio, y un modo de función 00, en
donde el nodo no hace nada hasta que llega una orden del adaptador
3. Puesto que los nodos de bajo nivel 19 están provistos de
clavijas de conexión para unirse a un cable C2 y, con la misma
función también como una toma para un terminal de cable de hardware,
tales nodos 19 pueden también denominarse tomas.
Mediante un adaptador paralelo 3b, el sistema
queda provisto de una característica de reserva. El significado de
esto es, por lo tanto, que los dos adaptadores paralelos 3 y 3b
están provistos de funciones y memorias idénticas. Sólo uno de los
adaptadores está activo. Si el adaptador activo falla, el otro es
capaz de asumir las funciones. El adaptador de reserva 3b detecta
cuándo el adaptador supuestamente activo 3 no transmite un mensaje
regularmente.
\vskip1.000000\baselineskip
\bullet WO 9926331 A [0002]
\bullet WO 9925585 A [0003][0013]
\bullet WO 9925586 A [0003]
\bullet FI 19991911 [0011].
Claims (11)
1. Sistema de distribución de corriente para un
vehículo, que comprende
- -
- una fuente de corriente (1) para suministrar corriente a una unidad de alimentación de corriente (2), que tiene interruptores para activar y desactivar un suministro de corriente a los cables (4-7);
- -
- un primer cable (4, 5) para alimentar una corriente desde la unidad de alimentación de corriente (2) a los dispositivos de primer nivel (17);
- -
- un primer número de nodos inteligentes (16) entre el primer cable (4, 5) y los dispositivos de primer nivel (17), donde la corriente es suministrada a los dispositivos de primer nivel bajo el control del primer número de nodos inteligentes (16);
- -
- un primer bus de datos (9'), que constituye un enlace de comunicación según un primer protocolo, con dicho primer número de nodos inteligentes (16);
- -
- una unidad de control y supervisión (12) para controlar el suministro de corriente desde la fuente de corriente (1) controlando los interruptores presentes en la unidad de alimentación de corriente (2);
- -
- un segundo cable (6, 7) para alimentar una corriente desde la unidad de alimentación de corriente (2) a los accionadores de segundo nivel (20);
- -
- un segundo número de nodos inteligentes (19) entre el segundo cable (6, 7) y los accionadores de segundo nivel (20) para controlar la alimentación de corriente a los accionadores;
- -
- un segundo bus de datos (9), que constituye un enlace de comunicación según un segundo protocolo entre dichos segundos nodos inteligentes (19);
- -
- un software de nodos que comprende un software de núcleo que controla los procesadores presentes en los nodos de al menos el segundo número de nodos (19);
- -
- un conjunto de configuraciones de nodos conteniendo cada uno datos de configuración para un nodo individual (19), que es almacenado como fichero de configuración de nodos en cada nodo y mediante el cual el software de nodos de cada nodo individual (19) es adaptado para encontrar las funciones deseadas del nodo (19); y
- -
- un adaptador (3), por el que el primer bus de datos (9') y el segundo bus de datos (9) quedan comunicados entre sí y que tiene una memoria (14) para almacenar dichos ficheros de configuración como una configuración del sistema, desde donde un fichero de configuración de nodos apropiado puede ser cargado en un nodo dado (19).
2. Sistema como el expuesto en la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que, al
igual que cuando un vehículo es puesto en marcha por primera vez,
los ficheros de configuración presentes en los nodos (19), de al
menos dicho segundo número de nodos, son adaptados para ser
cargados desde los nodos (19) ala memoria (14) del adaptador
(3).
3. Sistema como el expuesto en la
reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que el
adaptador (3) lleva a cabo periódicamente una verificación de los
ficheros de configuración de nodos (19) en relación con los
ficheros de configuración de nodos presentes en su memoria (14) y
carga un fichero de configuración de nodos en tal nodo (19), que
carece de un fichero de configuración de nodo o que tiene un fichero
de configuración de nodo diferente del fichero de configuración de
nodo posiblemente actualizado del adaptador (3).
4. Sistema como el expuesto en cualquiera de
las reivindicaciones 1-3, caracterizado por
el hecho de que el adaptador (3) convierte los datos según un
segundo protocolo (IWS) a los datos según un primer protocolo (CAN)
y/o viceversa, dependiendo de si la dirección de la transferencia
de datos es a partir del segundo bus de datos (9) al primero (9') o
viceversa.
5. Sistema como el expuesto en cualquiera de
las reivindicaciones 1-4, caracterizado por
el hecho de que los nodos (14) asociados a un visualizador del
sistema (18) y los sensores del diagnóstico (17) para la operación
de motor están incluidos en dicho primer número de nodos conectados
a dicho primer bus de datos (9').
6. Sistema como el expuesto en la
reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicho
primer protocolo de transferencia de datos comprende un así
denominado protocolo CAN.
7. Sistema como el expuesto en la
reivindicación 4 o 6, caracterizado por el hecho de que
dicho segundo protocolo de transferencia de datos (IWS) comprende
una versión simplificada del primer protocolo de transferencia de
datos, donde cada paquete de información que representa cada
función contiene menos elementos y/o es inferior en frecuencia que
los paquetes de información del primer protocolo de transferencia
de datos.
8. Sistema como el expuesto en cualquiera de
las reivindicaciones 1-7, caracterizado por
el hecho de que al menos en algunos nodos (19), cada nodo
individual está provisto de varias configuraciones de nodos que
representan varios modos de función del sistema, incluyendo tres o
más de los siguientes modos de función: un modo de función de
condición normal, un modo de función de prueba, un modo de función
de condición anormal, un modo de función de condición de servicio,
y un modo de función 00, donde el nodo no hace nada hasta que
llegue una orden del adaptador (3).
9. Sistema como el expuesto en cualquiera de
las reivindicaciones 1-8, caracterizado por
el hecho de que dicho segundo cable (6, 7) incluye varias ramas de
cable, cuyos extremos se conectan a los módulos de conexión (2a) de
los que está provista la unidad de alimentación de corriente (2),
siendo acoplados los módulos de conexión (2a) entre sí y que
constituyen un suministro de energía a las líneas de corriente de
las ramas de cable (4-7) y combinan las líneas de
datos (9) de las ramas de cable de segundo nivel (6, 7) para un bus
de datos, los nodos (19) de las ramas de cable separadas (6, 7)
estando en una comunicación de transferencia de datos directa entre
sí.
10. Sistema como el expuesto en cualquiera de
las reivindicaciones 1-9, caracterizado por
el hecho de que dicha comunicación de transferencia de datos que
ocurre a través del adaptador (3) entre los buses de datos (9', 9)
usando varios protocolos de transferencia de datos (CAN, IWS) está
limitado ala transferencia de sólo aquellos mensajes de control que
llevan una indicación o una dirección que designan esta
transferencia.
11. Sistema como el expuesto en cualquiera de
las reivindicaciones 1-10, caracterizado por
el hecho de que el sistema incluye dos adaptadores (3, 3b)
provistos de funciones y memorias idénticas, que el adaptador en
modo activo transmite regularmente un mensaje, cuya ausencia activa
al otro adaptador para funcionar.
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