WO2005081463A1 - Verfahren und kommunikationssystem zur übertragung von informationen in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren und kommunikationssystem zur übertragung von informationen in einem kraftfahrzeug Download PDF

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bus structure
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supply line
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Thorsten Enders
Thomas Fuehrer
Robert Hugel
Juergen Schirmer
Dieter Kraft
Frank Stiegler
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for transmitting information in a motor vehicle between electrical components of the motor vehicle.
  • the components are connected to a data bus structure of the motor vehicle for information transmission and to a supply line structure of the motor vehicle for energy supply.
  • the information is transmitted over the data bus structure in successive cycles. Each cycle comprises at least one time window for information transmission at specific times and at least one event window for information transmission about specific events.
  • the invention also relates to a method for transmitting information in a motor vehicle between electrical components of the motor vehicle, in which the information is redundant
  • the present invention relates to a communication system for a motor vehicle.
  • the communication system comprises a number of electrical components, a data bus structure to which the components for information transmission between the components are connected, and one
  • Power supply structure to which the components for power supply are connected.
  • the information is transmitted via the data bus structure in successive cycles, with each cycle comprising at least one time window for information transmission at specific times and at least one event window for information transmission about specific events.
  • the invention also relates to a communication system for a motor vehicle.
  • the communication system comprises a number of electrical components, a data bus structure to which the components for information transmission between the components are connected, and one
  • Power supply structure to which the components for power supply are connected.
  • the information is transmitted at least partially both via the data bus structure and via the supply line structure.
  • Electrical components are increasingly being used in motor vehicles, which are connected to one another via a data bus structure for the transmission of information.
  • the electrical components are connected to a power supply line structure for power supply.
  • the electrical components are, for example, sensors, actuators and / or control devices.
  • motor vehicles are increasingly also becoming such Functions implemented electrically, which were previously at least partially implemented mechanically for safety reasons or for other reasons. For example, if the commands were previously transmitted from an accelerator pedal via a Bowden cable to a throttle valve or to a control unit of the internal combustion engine, today this function is generally electronic, with a sensor recording the position of the accelerator pedal and a converter converting the sensor signals into corresponding electrical signals converts, which then via a data line to the
  • Throttle valve or the control unit of the internal combustion engine transmitted and processed there.
  • the control signals are forwarded by the control device to a fuel injection system and / or to gas exchange valves (intake / exhaust valves) of the internal combustion engine.
  • the actual control of the throttle valve, the injection system and / or the gas exchange valves takes place via suitable actuators which are controlled by means of the control signals (so-called throttle-by-wire).
  • the electrical components are generally networked with one another via data bus structures, via which information, for example measurement signals, control signals, status information, etc., can be transmitted according to certain communication protocols.
  • information for example measurement signals, control signals, status information, etc.
  • the amount of information to be transmitted in the motor vehicle communication systems increases sharply, and on the other hand the requirements for the security of the information transmission via the data bus structure also increase.
  • An important security aspect in the transmission of information in a motor vehicle is, on the one hand, that the information is in any case transmitted via the data bus structure and in any case reaches its receiver and is not lost, for example due to an overload or a defect in the data bus structure, or to the wrong one Receiver.
  • communication systems for motor vehicles are known in which the information is not only transmitted via the data bus structure, but also redundantly via the supply line structure.
  • the transmission of information via the supply line structure is also referred to as power line communications (PLC).
  • PLC power line communications
  • the transmitted information not only reaches the right recipient with certainty, but also reaches the recipient within a predefinable transmission time.
  • a large number of different communication protocols have been developed in the past, some of which are briefly explained below.
  • Such a communication protocol for the transmission of Information in the context of security-relevant applications is, for example, the so-called Time Triggered Controller Area Network (TTCAN) protocol.
  • the TTCAN protocol is based on the so-called Controller Area Network (CAN) data transmission layer, which is specified in ISO 11898-1.
  • the TTCAN protocol can use the standardized CAN physical layers as specified for ISO 11898-2 high-speed transmit / receive units and ISO 11898-3 for fault-tolerant low-speed transmit / receive units.
  • the TTCAN protocol provides mechanisms to transmit messages both time-controlled and event-controlled. This means that CAN-based networks can be used in safety-relevant environments (for example in a closed control loop).
  • Another advantage of the TTCAN protocol is the improvement of real-time behavior in CAN-based networks.
  • the ISO International Standardization Organization
  • TTCAN protocol in ISO 11898-4.
  • exclusive time windows no-called exclusive time windows
  • mediating time windows no-called arbitrating time windows
  • free time windows free time windows
  • the exclusive time windows are assigned to a specific message which is transmitted periodically without competition for the access rights to the data bus structure.
  • the exclusive time windows therefore correspond to the time windows in the sense of the present invention.
  • a typical event-controlled information transmission is possible in the mediating time windows. These correspond to the event windows according to the invention. Due to the free time windows, a subsequent expansion of the communication system is possible in a relatively simple way.
  • a cycle for information transmission begins with a reference message, which effects a synchronization of the components. The CAN-typical automatic retransmission of messages that could not be successfully transmitted is deactivated.
  • each cycle having at least one time window (exclusive time window) in which specified messages can be transmitted at specific times within the cycle.
  • each cycle includes at least one event window (arbitrating time window) that can be used for event-driven information transmission.
  • an event-controlled approach is therefore integrated into the time-controlled approach for data transmission by the CAN. It can thereby be achieved that the communication used in the TTCAN data bus structure behaves deterministically, that is to say that a statement can be made about the sending time of a message.
  • the TTCAN protocol is therefore very well suited for use in security-relevant systems.
  • the communication cycle is divided into a static part (static segment) and a dynamic part (dynamic segment), each of which has at least one window (slot or timeslot) for information transmission.
  • the slots of the static part are assigned to certain messages which are transmitted periodically without competition for the access rights to the FlexRay data bus structure at certain times.
  • the slots of the static part correspond to the time windows in the sense of the present invention.
  • An event-controlled information transmission can be implemented in the slots of the dynamic part. insofar the slots of the dynamic part correspond to the event windows in the sense of the present invention.
  • FlexRay data bus structure is accessed in the static part of the cycle using the Time Division Multiple Access (TDMA) method
  • the bus structure is accessed during the dynamic part of the cycle using the so-called Flexible Time Division Multiple Access (FTDMA) method.
  • FTDMA Flexible Time Division Multiple Access
  • minislotting procedure is used to access the data bus structure during the dynamic segment of the cycle.
  • FlexRay protocol for example through the ISO. Details of the protocol that may be described here could therefore still change in the future. Further information on the FlexRay protocol can be found on the Internet at http://www.flexray.de, where, among other things, a large number of publications are available for everyone.
  • TTP Time-Triggered Communication Protocol
  • TTP / C version C
  • part of the window is reserved for event-controlled information transmission, the event-controlled messages being transmitted piggyback on TTP data frames.
  • This part of the window corresponds to the event windows in the Sense of the present invention. Further information can be found, for example, on the website of TTTech Computertechnik AG, Vienna, Austria at http: // www. tttech.com/technology/articles .htm, where a variety of publications on TTP are available for everyone.
  • MAC Medium Access Control
  • FTT-CAN Flexible Time-Triggered Controler Area Network
  • the FTT-CAN protocol is also suitable for use in safety-relevant environments.
  • the FTT-CAN protocol is very similar to the TTCAN protocol and differs from it essentially in the type of process coordination (so-called scheduling) of information transmission.
  • the information is also transmitted in successive cycles in accordance with the FTT-CAN protocol, each cycle comprising time windows for time-controlled information transmission and event windows for event-controlled information transmission.
  • the DISCO project comprises various Portuguese research institutes, including the Instituto de Engenharia Elektronica e Telematica de Aveiro (IEETA) of the Universidade de Aveiro, Portugal. More information about the FTT-CAN protocol can be found on the Internet, in particular in the publication Fonseca, JA et al .: DISCO-DIStributed Embeddable Systems for COntrol Applications: Project Overview, at http://www.ieeta.pt/ ⁇ jaf/papers / ano2001 / DISC0.pdf.
  • MOST Media Oriented Systems Transport
  • MOST protocol Information on the MOST protocol can be found on the Internet, for example at http://www.mostcooperation.com, where MOST technology is explained in detail and is accessible to everyone and a large number of publications on the subject of the MOST protocol are available.
  • each cycle having time windows for time-controlled information transmission and event windows for event-controlled information transmission includes, which are also suitable for use in safety-relevant systems.
  • the present invention is based on the object of providing a simple, inexpensive and space-saving option for redundant information transmission in a communication system for a motor vehicle, taking into account the special requirements for the To provide information transfer in the context of security-relevant applications.
  • Claim 1 proposes that only the information transmitted via the data bus structure in the at least one time-determined time window for the redundant information transmission is also at least partially transmitted via the supply line structure.
  • the information be transmitted in successive cycles via the data bus structure, with each cycle having at least one time-specific time window for information transmission at specific times and at least one event window determined by events
  • Information transmission on certain events includes, and that at least a portion of only the information transmitted in the at least one time window via the data bus structure is transmitted via the supply line structure.
  • the supply line structure of the motor vehicle which supplies the components of the data bus structure with energy, for redundant information transmission in addition to the data bus structure.
  • the supply line structure of the motor vehicle which supplies the components of the data bus structure with energy
  • Information windows transmitted in time windows are also transmitted redundantly via the supply line structure.
  • the information transmitted in the event windows via the data bus structure is in any case not transmitted redundantly via the supply line structure. However, it is not excluded that a different type of redundant data transmission is provided for this information.
  • a communication system for realizing the method for information transmission according to the invention is particularly simple and inexpensive to implement.
  • no additional installation space is required for an additional redundant data bus structure, since the components are in any case connected to one another via the data bus structure and the supply line structure.
  • Only additional transmitter / receiver units for connecting the components to the supply line structure for information transmission are required.
  • the information about the data bus structure is transmitted according to the Time-Triggered Controller Area Network (TTCAN) protocol.
  • TTCAN Time-Triggered Controller Area Network
  • the time windows are referred to as “Exclusive Windows” and the event windows as “Arbitrating Windows”.
  • the information transmitted according to the TTCAN protocol in the "Exclusive Windows" via the data bus structure is used for redundant information transfer. transfer at least partially via the supply line structure.
  • FlexRay protocol in the "static segments" information transmitted via the data bus structure is at least partially also transmitted via the supply line structure.
  • the information about the data bus structure be transmitted according to the Time Triggered Protocol (TTP).
  • TTP Time Triggered Protocol
  • the time windows are referred to as the part of the slot (transmission frame) that is used to transmit stationary data ("state data").
  • state data stationary data
  • the part of the slot that is used to transmit event data is called the event window.
  • the information transmitted in the part of the slot which is provided for the transmission of the "state data" is at least partly also transmitted via the supply line structure.
  • the invention proposes that the communication system comprise means for redundant information transmission, which means only those in the at least one time window via the data bus structure transmitted information at least partially also transmitted via the supply line structure.
  • Claim 1 and claim 6 are based on a known communication system which comprises a plurality of electrical components which are connected to one another for energy supply via a supply line structure and also for information transmission via a data bus structure.
  • information is transmitted over successive communication cycles, each cycle having at least one time window for time-controlled information transmission and at least one event window for event-controlled information transmission.
  • a communication system is, for example, a TTCAN communication system, a FlexRay communication system or a TTP / C communication system.
  • it is proposed that information to be transmitted between the components in addition to the data bus structure and the Supply line structure are transferred. Not all of the information transmitted via the data bus structure also has to be transmitted via the supply line structure, but only the safety-relevant and / or time-critical information which is transmitted in the time windows of the communication cycles.
  • the claims 2 and 7 are based on a known communication system that has several electrical
  • PLC Powerline Communications
  • Information transmission via the data bus structure according to the invention in successive cycles, each cycle comprising at least one time window for time-controlled information transmission and at least one event window for event-controlled information transmission.
  • each cycle comprising at least one time window for time-controlled information transmission and at least one event window for event-controlled information transmission.
  • not all of the information transmitted via the data bus structure must also be transmitted via the supply line structure, but only the safety-relevant and / or time-critical Information that is transmitted in the time slots via the data bus structure.
  • Time-Triggered Controller Area Network TTCAN
  • FlexRay / or according to the Time-Triggered Protocol (TTP)
  • TTP Time-Triggered Protocol
  • FIG. 1 shows an inventive communication system according to a preferred embodiment
  • FIG. 2 shows a FlexRay communication cycle
  • Figure 3 shows a TTCAN system matrix
  • the communication system 1 comprises several electrical components 2, 3, 4 of a motor vehicle.
  • the electrical components 2, 3, 4 are, for example, control devices for any motor vehicle functions, in particular control devices for safety-related applications in a motor vehicle, such as for an internal combustion engine, a drive train, a braking system or any other so-called X-by-wire applications. Hydraulic, pneumatic or any other components that can be controlled electrically are also referred to as electrical components 2, 3, 4 in the sense of the present invention.
  • the communication system 1 further comprises a data bus structure 9 to which the components 2, 3, 4 are connected for the transmission of information between the components 2, 3, 4.
  • the information transmission via the data bus structure 9 takes place in successive cycles. Each cycle comprises at least one time window for time-controlled information transmission of time-critical and / or security-relevant information and at least one event window for event-controlled information transmission.
  • Such data bus structures are known per se from the prior art. The transmission of information via the known. Data bus structures take place, for example, according to the so-called FlexRay protocol, according to the TTCAN (Time Triggered Controller Area Network) protocol, according to the MOST (Media Oriented Systems Transport) protocol or according to the so-called TTP (Time Triggered Protocol), in particular according to the TTP / C protocol.
  • Components 2, 3, 4 are also connected to a supply line structure 10 connected via which the components 2, 3, 4 are supplied with electrical energy.
  • the information transmitted between the components 2, 3, 4 of the communication system 1 is not only transmitted via the data bus structure 9, but in some cases also via the supply line structure 10. Only the information that is transmitted in the time windows via the data bus structure 9 is also transmitted via the supply line structure. This is usually the time-critical and / or safety-relevant information that is required, for example, for the correct operation of X-By-Wire applications. Less security-relevant information, such as comfort functions of the
  • a simply constructed and inexpensive communication system 1 in which partially redundant information is transmitted via the data bus structure 9 and via the supply line structure 10 in order to maintain safety-relevant functions.
  • the information that is absolutely necessary for the proper functioning of the safety-relevant application is also transmitted via the supply line structure 10.
  • proper functioning of the safety-relevant application in the motor vehicle can be ensured even after failure of the data bus structure 9, even if it is only an emergency operation function.
  • the motor vehicle components 2, 3, 4 comprise a bus transceiver 5 for sending information to other electrical components 2, 3, 4 via the data bus structure 9 and for receiving information from other electrical components 2, 3, 4 via the data bus structure 9.
  • Components 2, 3, 4 each have a PLC transceiver 6 for sending information to other electrical components 2, 3, 4 via supply line structure 10 and for receiving information from other electrical components 2, 3, 4 via supply line structure 10
  • the components 2, 3, 4 also include a computing device 7, in particular a microprocessor or a microcontroller, on which a control program for executing the functions, for example the control or regulation functions, of the components 2, 3, 4 can run.
  • the components 2, 3, 4 comprise a further computing device 8 for controlling the transmission of information via the transmission / Receiving units (transceivers) 5 and 6.
  • the further computing device 8 serves to relieve the load on the computing device 7.
  • the two computing devices 7 and 8 can also be combined to form a single, common computing device.
  • the computing device 8 is generally referred to as a communication controller and the computing device 7 as a host (for the applications). The philosophy behind this is that a host should not have to deal with the basic communication functionality of the communication controller.
  • the conditioning of the supply line structure 10 includes, for example, the twisting of the individual supply lines of the supply line structure 10, the use of modified, active star points and the use of ferrites both for decoupling and - in the form of so-called PLC couplers - for coupling and decoupling a high-frequency, modulated carrier signal for information transmission.
  • a corresponding conditioning of the supply line structure 10 can be found in DE 101 42 409 AI and DE 101 42 410 AI, to which express reference is made in this regard.
  • an information transmission via the data bus structure 9 according to the FlexRay transmission protocol is particularly suitable, since this protocol already enables multi-channel operation, with one channel for information transmission via the data bus structure 9 and another channel for information transmission via the Supply line structure 10 can be used.
  • Other Transmission protocols that initially only support single-channel operation can be expanded with relatively little effort to the extent that they also support multi-channel operation.
  • the FlexRay protocol is particularly suitable since it provides that all components of the communication system are connected to the supply line structure, as a result of which each of the components can be reached via the supply line structure by means of redundant information transmission without additional connection effort.
  • the physical layer of the communication system can be electrical or optical.
  • the information transmitted in the time windows via the data bus structure 9 is carried both via the bus transceivers 5 and at least partly via the PLC transceivers 6.
  • the PLC transceivers 6 modulate the information signal to be transmitted and demodulate the received modulated information signal.
  • the modulated information signal is inductively coupled into the twisted supply lines (battery voltage U Batt and ground GND) via a PLC coupler, transmitted symmetrically and decoupled on the receiver side via the above-mentioned PLC coupler.
  • the ferrites used in the PLC couplers are used for the high-frequency decoupling of all components 2, 3, 4 of the communication system 1 on the relevant supply line and thus ensure a termination that is adapted to the characteristic impedance of the transmission path and is constant over the entire transmission bandwidth (see DE 101 42 409 AI ).
  • these measures are highly recommended, but not absolutely necessary.
  • HDR High Date Rate
  • a preferred network topology for the preferably used HDR-PLC information transmission is
  • the information signal is redistributed to the respective paths beyond the star point via PLC couplers using driver stages (bidirectional, half-duplex, ie the signal must not be coupled into the original path).
  • driver stages bidirectional, half-duplex, ie the signal must not be coupled into the original path.
  • an amplifier stage or a complete transceiver can be used for the driver stage.
  • FIG. 2 shows an example of a communication cycle based on the FlexRay protocol.
  • the cycle is designated in its entirety by reference number 11.
  • the cycle 11 comprises a static segment 12 and a dynamic segment 13.
  • the cycle 11 can also comprise further segments, for example a symbol window or a so-called network idle time (NIT).
  • NIT network idle time
  • the communication cycle 11 is repeated periodically.
  • the static segment 12 comprises at least two static ones
  • Slots in the present example four static slots.
  • TDMA time division multiple access
  • all slots have the same, statically predetermined duration, and all messages (frames) that contain the information to be transmitted have the same, statically predetermined length.
  • the communication cycle 11 is divided into twelve slots, the slots 0 to 4 being assigned to the static segment 12 and the slots 6 to 11 being assigned to the dynamic segment 13. Those to be transmitted in slots 1 to 4
  • Messages are assigned to the corresponding slots # 1 to # 4 by means of their identifier IDi to ID 4 .
  • the information contained in the messages is designated Ii to I 3 and I 5 .
  • the dynamic segment 13 of the cycle 11 is subdivided into a predeterminable number of mini slots of the same duration.
  • the dynamic segment 13 comprises a predefinable number of dynamic slots, the one or more mini-slots include.
  • the duration of a dynamic slot depends on whether communication, i.e. the transmission or reception of a message, is taking place or not.
  • the duration of a dynamic slot is defined separately for each channel.
  • At the end of each minislot it is checked whether communication is taking place or not. If no communication takes place, the dynamic slot comprises only one mini-slot, that is to say the corresponding communication channel is idle during the entire mini-slot.
  • the dynamic slot includes multiple mini-slots if communication takes place.
  • components 2, 3, 4 have the possibility of transmitting event-controlled information within dynamic segment 13.
  • a certain transmission duration that is to say a certain number of slots, is thus reserved for an event-controlled information transmission in each cycle 11. If an event occurs during cycle 11 which triggers an information transmission, the corresponding information can be transmitted during dynamic segment 13 of this or a subsequent cycle 11. If, however, no event-driven in cycle 11
  • FIG. 3 shows a so-called system matrix, such as that used for information transmission according to the TTCAN protocol
  • the system matrix 14 comprises a number of lines # 0 to # 3, each line having a basic cycle
  • each cycle 15 to 18 is divided into a certain number of time windows.
  • the number and duration of the individual time windows can vary within a cycle 15 to 18, but is the same for each cycle 15 to 18.
  • each cycle 15 to 18 is divided into eight time windows # 0 to # 7.
  • time window can be selected differently from cycle to cycle.
  • exclusive time windows (so-called exclusive time windows) N ir that are assigned to certain messages Ni that are transmitted periodically without competition for the access rights to the data bus structure 9.
  • mediating time windows (so-called arbitrating time windows) V that can be used for event-controlled information transmission.
  • free time windows F through which the system matrix 14 can be adapted to an expanded communication or network structure with little effort. The originally free time windows can then be used for the additional information transmission when the communication system 1 is expanded by further components or when the existing components 2, 3, 4 are additionally transmitted. The information is therefore transmitted in a time-controlled manner within the exclusive time window Ni.
  • the mediating time windows V are used for event-controlled information transmission within a cycle 15 to 18.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere elektrische Komponenten (2, 3, 4), eine Datenbusstruktur (9), an welche die Komponenten (2, 3, 4) zur Informationsübertragung zwischen den Komponenten (2, 3, 4) angeschlossen sind, und eine Versorgungsleitungsstruktur (10), an welche die Komponenten (2, 3, 4) zur Energieversorgung angeschlossen sind. Die Informationsübertragung erfolgt über die Datenbusstruktur (9) in aufeinander folgenden Zyklen, wobei jeder Zyklus mindestens ein Zeitfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Zeitpunkten und mindestens ein Ereignisfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Ereignissen umfasst. Das Kommunikationssystem (1) umfasst Mittel zur redundanten Informationsübertragung, welche zumindest einen Teil lediglich der in dem mindestens einen Zeitfenster über die Datenbusstruktur (9) übertragenen Informationen auch über die Versorgungsleitungsstruktur (10) übertragen.

Description

Verfahren und Komπtunikationssystem zur Übertragung von Informationen in einem Kraftfahrzeug
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Informationen in einem Kraftfahrzeug zwischen elektrischen Komponenten des Kraftfahrzeugs . Die Komponenten sind zur Informationsübertragung an eine DatenbusStruktur des Kraftfahrzeugs und zur Energieversorgung an eine VersorgungsleitungsStruktur des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Die Informationen werden in aufeinanderfolgenden Zyklen über die Datenbusstruktur übertragen. Jeder Zyklus umfasst mindestens ein Zeitfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Zeitpunkten und mindestens ein Ereignisfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Ereignissen.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Informationen in einem Kraftfahrzeug zwischen elektrischen Komponenten des Kraftfahrzeugs, bei dem die Informationen zur redundanten
Informationsübertragung zumindest teilweise sowohl über die Datenbusstruktur als auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen werden. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kommunikationssystem für ein Kraftfahrzeug. Das Kommunikationssystem umfasst mehrere elektrische Komponenten, eine Datenbusstruktur, an welche die Komponenten zur Informationsübertragung zwischen den Komponenten angeschlossen sind, und eine
Energieversorgungsstruktur, an welche die Komponenten zur Energieversorgung angeschlossen sind. Die Informationsübertragung erfolgt über die Datenbusstruktur in aufeinanderfolgenden Zyklen, wobei jeder Zyklus mindestens ein Zeitfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Zeitpunkten und mindestens ein Ereignisfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Ereignissen umfasst.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein KommunikationsSystem für ein Kraftfahrzeug. Das Kommunikationssystem umfasst mehrere elektrische Komponenten, eine Datenbusstruktur, an welche die Komponenten zur Informationsübertragung zwischen den Komponenten angeschlossen sind, und eine
Energieversorgungsstruktur, an welche die Komponenten zur Energieversorgung angeschlossen sind. Dei dem Kommunikationssystem erfolgt die Informationsübertragung zumindest teilweise sowohl über die Datenbusstruktur als auch über die Versorgungsleitungsstruktur.
In Kraftfahrzeugen werden in zunehmendem Maße elektrische Komponenten eingesetzt, die über eine DatenbusStruktur zur Informationsübertragung miteinander in Verbindung stehen. Zur Energieversorgung sind die elektrischen Komponenten an eine Energieversorgungsleitungsstruktur angeschlossen. Bei den elektrischen Komponenten handelt es sich beispielsweise um Sensoren, Aktoren und/oder Steuergeräte. Des weiteren werden in Kraftfahrzeugen in zunehmendem Maße auch solche Funktionen elektrisch realisiert, die bisher aus Sicherheitsgründen oder aus anderen Gründen zumindest zum Teil mechanisch realisiert waren. Wurden beispielsweise früher noch die Befehle von einem Gaspedal über einen Bowdenzug an eine Drosselklappe oder an ein Steuergerät der Brennkraftmaschine übermittelt, ist diese Funktion heutzutage in der Regel elektronisch ausgebildet, wobei ein Sensor die Stellung des Gaspedals aufnimmt, ein Wandler die Sensorsignale in entsprechende elektrische Signale umwandelt, die dann über eine Datenleitung an die
Drosselklappe oder das Steuergerät der Brennkraftmaschine übertragen und dort weiter verarbeitet werden. Von dem Steuergerät werden die Ansteuersignale an ein Kraftstoffeinspritsystem und/oder an Gaswechselventile (Einlass-/Auslassventile) der Brennkraftmaschine weitergeleitet. Die eigentliche Ansteuerung der Drosselklappe, des Einspritzsystems und/oder der Gaswechselventile erfolgt über geeignete Aktoren, die mittels der Ansteuersignale angesteuert werden (sogenanntes Throttle-By-Wire) . Auf ähnliche Weise funktionieren sämtliche sogenannten X-By-Wire-Funktionen in einem Kraftfahrzeug, zum Beispiel Brake-By-Wire, Steer-By-Wire, Shift-By-Wire, etc., bei denen bisher zumindest teilweise mechanisch realisierte Funktionen ausschließlich elektrisch realisiert werden.
Um den Verkabelungsaufwand zwischen den einzelnen elektrischen Komponenten in dem Kraftfahrzeug möglichst gering zu halten, sind die elektrischen Komponenten in der Regel über Datenbusstrukturen miteinander vernetzt, über die Informationen, beispielsweise Messsignale, Ansteuersignale, Zustandsinformationen etc., nach bestimmten Kommunikationsprotokollen übertragen werden können. Durch die zunehmende Abkehr von der mechanischen Realisierung von Kraftfahrzeugfunktionen nimmt zum einen die Menge der in den Kraftfahrzeugkommunikationssystemen zu übertragenden Informationen stark zu, und zum anderen steigen auch die Anforderung an die Sicherheit der Informationsübertragung über die Datenbusstruktur.
Ein wichtiger Sicherheitsaspekt bei der Informationsübertragung in einem Kraftfahrzeug ist zum einen, dass die Informationen auf jeden Fall über die DatenbusStruktur übertragen werden und ihren Empfänger auf jeden Fall erreichen und nicht, beispielsweise aufgrund einer Überlastung oder eines Defekts der DatenbusStruktur, verloren gehen oder an den falschen Empfänger gelangen. Um dieser Sicherheitsanforderung Rechnung zu tragen, sind KommunikationsSysteme für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen die Informationen nicht nur über die Datenbusstruktur, sondern redundant auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen werden. Die Informationsübertragung über die VersorgungsleitungsStruktur wird auch als Power-Line- Communications (PLC) bezeichnet. Der Aufbau und die Funktionsweise solcher Kommunikationssysteme, die Topologie und die erforderliche Konditionierung der Versorgungsleitungsstruktur sind in den Druckschriften DE 101 42 408 AI, DE 101 42 409 AI und DE 101 42 410 AI beschrieben.
Zum anderen ist es ein wichtiger Sicherheitsaspekt, dass die übertragenen Informationen nicht nur mit Sicherheit an den richtigen Empfänger gelangen, sondern diesen auch innerhalb einer vorgebbaren Übertragungszeit erreichen. Um diese Sicherheitsanforderung erfüllen zu können, sind in der Vergangenheit eine Vielzahl verschiedener Kommunikationsprotokolle entwickelt worden, von denen einige nachfolgend kurz erläutert werden.
Ein solches Kommunikationsprotokoll zur Übertragung von Informationen im Rahmen von sicherheitsrelevanten Anwendungen ist beispielsweise das sogenannte Time Triggered Controller Area Network (TTCAN) -Protokoll . Das TTCAN-Protokoll basiert auf der sogenannten Controller Area Network (CAN) -Datenübertragungsschicht, die in ISO 11898-1 spezifiziert ist. Das TTCAN-Protokoll kann die standardisierten CAN physikalischen Schichten nutzen, wie sie für Hochgeschwindigkeits-Sende-/Empfangs-Einheiten in ISO 11898-2 und für fehlertolerante Niedriggeschwindig- keits-Sende-/Empfangs-Einheiten in ISO 11898-3 spezifiziert sind. Das TTCAN-Protokoll stellt Mechanismen zur Verfügung, um Nachrichten sowohl zeitgesteuert als auch ereignisgesteuert übertragen zu können. Dadurch können CAN- basierte Netzwerke in sicherheitsrelevanten Umgebungen (zum Beispiel in einem geschlossenen Regelkreis) eingesetzt werden. Ein anderer Vorteil des TTCAN-Protokolls ist die Verbesserung des Echtzeitverhaltens in CAN-basierten Netzwerken.
Die ISO (International Standardization Organisation) hat das TTCAN-Protokoll in ISO 11898-4 spezifiziert. In dieser Spezifikation gibt es in einem Kommunikationszyklus (Basic Cycle) drei verschiedene Arten von Zeitrahmen, innerhalb denen Nachrichten übertragen werden können: Ausschließliche Zeitfenster (sogenannte Exclusive Time Windows) , vermittelnde Zeitfenster (sogenannte Arbitrating Time Windows) und freie Zeitfenster (sogenannte Free Time Windows) . In den vermittelnden Zeitfenstern können mehrere Botschaften um den Zugang auf die Datenbusstruktur streiten. Die ausschließlichen Zeitfenster sind einer bestimmten Botschaft zugeordnet, die periodisch ohne Konkurrenz um die Zugriffsrechte auf die Datenbusstruktur übertragen wird. Die ausschließlichen Zeitfenster entsprechen also den Zeitfenstern im Sinne der vorliegenden Erfindung. Um die zeitgesteuerte Kommunikation unterstützen zu können, verfügen alle Komponenten (Netzwerkknoten) über eine gemeinsame Zeitbasis verfügen, die entweder durch einen internen oder einen externen Zeitgeber zur Verfügung gestellt wird. Eine CAN-typische ereignisgesteuerte Informationsübertragung ist in den vermittelnden Zeitfenstern möglich. Diese entsprechen also den Ereignisfenstern gemäß der Erfindung. Durch die freien Zeitfenster ist auf relativ einfache Weise eine nachträgliche Erweiterung des KommunikationsSystems möglich. Ein Zyklus zur Informationsübertragung beginnt mit einer Referenznachricht, welche eine Synchronisation der Komponenten bewirkt. Die CAN-typische automatische Übertragungswiederholung von Nachrichten, die nicht erfolgreich übermittelt werden konnten, ist deaktiviert.
Gemäß dem TTCAN-Protokoll werden Informationen also in sich periodisch wiederholenden Zyklen übertragen, wobei jeder Zyklus mindestens ein Zeitfenster (Exclusive Time Window) aufweist, in dem festgelegte Nachrichten zu bestimmten Zeitpunkten innerhalb des Zyklus übertragen werden können. Darüber hinaus umfasst jeder Zyklus mindestens ein Ereignisfenster (Arbitrating Time Window) , das für eine ereignisgesteuerte Informationsübertragung eingesetzt werden kann. Bei dem TTCAN-Protokoll wird also in den zeitgesteuerten Ansatz zur Datenübertragung des CAN ein ereignisgesteuerter Ansatz integriert. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die in der TTCAN- DatenbusStruktur verwendete Kommunikation deterministisch verhält, das heißt, dass über die Sendezeit einer Nachricht eine Aussage getroffen werden kann. Das TTCAN-Protokoll eignet sich daher sehr gut für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Systemen. Weitere Informationen über das TTCAN-Protokoll können einer Vielzahl von Veröffentlichungen entnommen werden, beispielsweise dem Internet unter http://212.114.78.132/can/ttcan/ mit Veröffentlichungen von Führer, T. et al . : Time-Triggered Communication on CAN, von Hartwich, F. et al . : CAN Network With Time-Triggered Communication, und von Fonseca, J. et al.: Scheduling For a TTCAN Network With a Stochastic Optimization Algorithm.
Ein weiteres Kommunikationsprotokoll, das für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Umgebungen geeignet ist, ist das FlexRay-Protokoll. Bei der Entwicklung von FleyRay standen bei den Anforderungen vor allem eine hohe
Datenübertragungsrate, eine deterministische Kommunikation, eine hohe Fehlertoleranz und Flexibilität im Vordergrund. Bei dem FlexRay-Protokoll erfolgt die
Informationsübertragung in aufeinander folgenden Kommunikationszyklen. In den elektrischen Komponenten (Netzwerkknoten) ist ein gemeinsames Zeitverständnis vorhanden, wobei die Komponenten durch Referenznachrichten (sogenannte SYNC-Nachrichtn) innerhalb eines Zyklus synchronisiert werden. Um sowohl eine synchrone als auch eine asynchrone Nachrichtenübertragung zu ermöglichen, ist der Kommunikationszyklus in einen statischen Teil (static segment) und in einen dynamischen Teil (dynamic segment) unterteilt, die jeweils mindestens ein Fenster (Slot oder Timeslot) zur Informationsübertragung aufweisen.
Die Slots des statischen Teils sind bestimmten Nachrichten zugewiesen, die periodisch ohne Wettbewerb um die Zugriffsrechte auf die FlexRay-Datenbusstruktur zu bestimmten Zeitpunkten übertragen werden. Insofern entsprechen die Slots des statischen Teils den Zeitfenstern im Sinne der vorliegenden Erfindung. In den Slots des dynamischen Teils kann eine ereignisgesteuerte Informationsübertragung realisiert werden. Insofern entsprechen die Slots des dynamischen Teils den Ereignisfenstern im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Während im statischen Teil des Zyklus nach dem Time Division Multiple Access (TDMA) -Verfahren auf die FlexRay- Datenbusstruktur zugegriffen wird, wird während des dynamischen Teils des Zyklus nach dem sogenannten Flexible Time Division Multiple Access (FTDMA) -Verfahren auf die Busstruktur zugegriffen. Zum Zugriff auf die DatenbusStruktur während des dynamischen Segments des Zyklus wird ein sogenanntes Minislotting-Verfahren eingesetzt. Für das FlexRay-Protokoll gibt es derzeit noch keine Norm, beispielsweise durch die ISO. Hier eventuell beschriebene Einzelheiten des Protokolls könnten sich in Zukunft also noch ändern. Weitere Informationen über das FlexRay-Protokoll können dem Internet unter http://www.flexray.de entnommen werden, wo unter anderem eine Vielzahl von Veröffentlichungen für jedermann zugänglich abgelegt sind.
Ein weiteres Kommunikationsprotokoll, das für sicherheitsrelevante Umgebungen geeignet ist, ist das Time- Triggered Communication Protocol (TTP) , insbesondere die Version C (TTP/C) dieses Protokolls. Bei TTP werden Informationen in aufeinander folgenden Zyklen (Rounds) übertragen. Jeder Zyklus umfasst mehrere Fenster (Slots) zur Informationsübertragung. Ein Teil der Fenster dient zur garantierten, deterministischen Übertragung von Echtzeit- Daten. Dieser Teil der Fenster (Slot for State Data) entspricht den Zeitfenstern im Sinne der vorliegenden
Erfindung. Darüber hinaus ist ein Teil des Fensters zur ereignisgesteuerten Informationsübertragung reserviert, wobei die ereignisgesteuerten Nachrichten huckepack auf TTP-Datenrah en übertragen werden. Dieser Teil der Fenster (Slot for Event Data) entspricht den Ereignisfenstern im Sinne der vorliegenden Erfindung. Weitere Informationen können beispielsweise im Internet der Homepage der Firma TTTech Computertechnik AG, Wien, Österreich unter http: //www. tttech.com/technology/articles .htm entnommen werden, wo eine Vielzahl an Veröffentlichungen zum Thema TTP für jedermann zugänglich abgelegt sind.
Im Rahmen des sogenannten DISCO (Distributed Embeddable Systems for Control Applications) -Projekts wurde an der Universität von Aveiro, Portugal ein neues MAC (Medium Access Control) -Protokoll entwickelt und als FTT-CAN (Flexible Time-Triggered Controler Area Network) -Protokoll bezeichnet. Auch das FTT-CAN Protokoll ist für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Umgebungen geeignet. Das FTT-CAN- Protokoll ist dem TTCAN-Protokoll sehr ähnlich und unterscheidet sich von diesem im Wesentlichen durch die Art der Ablaufkoordination (sogenanntes Scheduling) der Informationsübertragung. Auch gemäß dem FTT-CAN-Protokoll werden die Informationen in aufeinanderfolgenden Zyklen übertragen, wobei jeder Zyklus Zeitfenster zur zeitgesteuerten Informationsübertragung und Ereignisfenster zur ereignisgesteuerten Informationsübertragung umfasst. Das DISCO-Projekt umfasst verschiedene portugiesische Forschungsinstitute, unter anderem das Instituto de Engenharia Elektronica e Telematica de Aveiro (IEETA) der Universidade de Aveiro, Portugal. Nähere Informationen über das FTT-CAN-Protokoll können dem Internet, insbesondere der Veröffentlichung Fonseca, J. A. et al.: DISCO-DIStributed Embeddable Systems for COntrol Applications: Project Overview, unter http://www.ieeta.pt/~jaf/papers/ano2001/ DISC0.pdf, entnommen werden.
Ein weiteres Kommunikationsprotokoll für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Umgebungen ist das Media Oriented Systems Transport (MOST) -Protokoll, bei dem Informationen ebenfalls in aufeinanderfolgenden Zyklen (Frames) übertragen werden. Jeder Zyklus umfasst Zeitfenster (Synchronous Area) zur zeitgesteuerten Informationsübertragung und Ereignisfenster (Asynchronous Area) zur ereignisgesteuerten Informationsübertragung. Weitere
Informationen zu dem MOST-Protokoll können dem Internet, beispielsweise unter http://www.mostcooperation.com, entnommen werden, wo für jedermann zugänglich die MOST- Technologie ausführlich erläutert ist und eine Vielzahl von Veröffentlichungen zum Thema MOST-Protokoll abgelegt sind.
Außer den oben ausdrücklich genannten und kurz beschriebenen Kommunikationsprotokollen für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Umgebungen gibt es noch andere oder wird es in Zukunft noch andere Kommunikationsprotokolle geben, bei denen die Informationsübertragung in aufeinanderfolgenden Zyklen erfolgt, wobei jeder Zyklus Zeitfenster zur zeitgesteuerten Informationsübertragung und Ereignisfenster zur ereignisgesteuerten Informationsübertragung umfasst, die also ebenfalls für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Systemen geeignet sind.
Diesen Kommunikationsprotokollen gemeinsam ist die Art der Informationsübertragung, bei der in den Ereignisfenstern beispielsweise Informationen übertragen werden, die zu unvorhersehbaren Zeitpunkten auftreten. Derartige Informationen sind beispielsweise Sensormesssignale, Alarmoder Fehlermeldungen eines Steuergeräts, manuell auslösbare Signale (Signale zur Ansteuerung von Komfortfunktionen im Kraftfahrzeug), etc. Sicherheitsrelevante und zeitkritische Informationen werden dagegen in der Regel in den Zeitfenstern der Zyklen übertragen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die übertragenen Informationen innerhalb einer vorgebbaren Übertragungszeit auch tatsächlich zu dem Empfänger übertragen und von diesem empfangen werden. Aus diesem Grund ist es in den Kommunikationsprotokollen für sicherheitsrelevante Anwendungen besonders wichtig, dass gerade die in Zeitfenstern übertragenen Informationen auch tatsächlich beim Empfänger ankommen. Ein Defekt der Datenbusstruktur, durch den eine Informationsübertragung beeinträchtigt oder gar gänzlich verhindert werden könnte, hätte fatale Folgen für die Sicherheit innerhalb der sicherheitsrelevanten Anwendungen.
Deshalb wird ein relativ hoher Aufwand getrieben, um trotz Beschädigung oder Ausfall einer Datenbusstruktur dennoch eine Informationsübertragung zwischen den an die DatenbusStruktur angeschlossenen Komponenten zu ermöglichen. Denkbar wäre beispielsweise eine mehrfach redundante Ausbildung der DatenbusStruktur . Das ist jedoch sehr aufwändig und teuer, da zusätzliche Datenbusstrukturen sowie zusätzliche Sende-/Empfangseinheiten zum Anschluss der Komponenten an die zusätzlichen Datenbusstrukturen vorgesehen werden müssen. Ein weiterer Nachteil, der insbesondere bei Kraftfahrzeugen zum Tragen kommt, ist der zusätzliche Platzbedarf für die zusätzlichen DatenbusStrukturen sowie für die zusätzlichen Sende-/ Empfangseinheiten der Komponenten. Dieser zusätzlich erforderliche Platz steht in Kraftfahrzeugen entweder nicht zur Verfügung oder könnte besser den Insassen des Kraftfahrzeugs durch Vergrößerung des Innenraums oder des Gepäckraums zur Verfügung gestellt werden.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache, kostengünstige und platzsparende Möglichkeit für eine redundante Informationsübertragung in einem Kommunikationssystem für ein Kraftfahrzeug unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen an die Informationsübertragung im Rahmen von sicherheitsrelevanten Anwendungen zur Verfügung zu stellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren zur Informationsübertragung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, dass lediglich die in dem mindestens einen zeitlich bestimmten Zeitfenster über die DatenbusStruktur übertragenen Informationen zur redundanten Informationsübertragung zumindest teilweise auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen werden.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von dem Verfahren zur Informationsübertragung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 vorgeschlagen, dass die Informationen in aufeinanderfolgenden Zyklen über die DatenbusStruktur übertragen werden, wobei jeder Zyklus mindestens ein zeitlich bestimmtes Zeitfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Zeitpunkten und mindestens ein von Ereignissen bestimmtes Ereignisfenster zur
Informationsübertragung zu bestimmten Ereignissen umfasst, und dass über die Versorgungsleitungsstruktur zumindest ein Teil lediglich der in dem mindestens einen Zeitfenster über die Datenbusstruktur übertragenen Informationen übertragen werden.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, zusätzlich zu der DatenbusStruktur auch die Versorgungsleitungsstruktur des Kraftfahrzeugs, welche die Komponenten der DatenbusStruktur mit Energie versorgt, zur redundanten Informationsübertragung einzusetzen. Um die Menge der über die Versorgungsleitungsstruktur zu übertragenden Informationen möglichst gering halten zu können, müssen jedoch nicht alle über die Datenbusstruktur übertragenen Informationen auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen werden, sondern lediglich die sicherheitsrelevanten und/oder zeitkritischen
Informationen, die in der Regel in den Zeitfenstern der Übertragungszyklen über die DatenbusStruktur übertragen werden.
Auf der Versorgungsleitungsstruktur sind Störungen vorhanden, die zu Beeinträchtigungen der Datenübertragung führen können. Es ist zwar beispielsweise durch eine entsprechende Konditionierung der VersorgungsleitungsStruktur und/ oder durch entsprechende Maßnahmen in den elektrischen Komponenten bzw. den
Transceivern der Komponenten möglich, auch über eine Versorgungsleitungsstruktur sehr hohe
Datenübertragungsraten zu erzielen. Derzeit sind Datenraten von bis zu 10 Mbaud über die Versorgungsleitungsstruktur erzielbar. Häufig reicht es jedoch schon aus, in einem
Kraftfahrzeug eine einfach und kostengünstig ausgestaltete Rückfallebene für die Datenübertragung im Falle eines Ausfalls der Datenbusstruktur zur Verfügung zu haben, um beispielsweise einen Notlaufbetrieb sicherzustellen. Dazu kann es ausreichend sein, wenn nur ein Teil der über die DatenbusStruktur übertragenen Daten über die VersorgungsleitungsStruktur übertragen wird. Eine derart geringe Datenübertragungsrate über die Versorgungsleitungsstruktur kann bereits mit einfachen Mitteln, das heißt beispielsweise mit wenig konditionierten Versorgungsnetzen und mit einem geringen Aufwand in den Transceivern, erzielt werden. Erfindungsgemäß wird also die Möglichkeit einer einfach aufgebauten und kostengünstigen Rückfallebene für die Datenübertragung über die Versorgungsleitungsstruktur geschaffen. Erfindungsgemäß müssen nicht alle über die DatenbusStruktur in den Zeitfenstern übertragenen Informationen auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen werden. Vielmehr ist es auch denkbar, dass lediglich ein Teil der in den
Zeitfenstern übertragenen Informationen redundant auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen wird. Die über die Datenbusstruktur in den Ereignisfenstern übertragenen Informationen werden auf jeden Fall nicht redundant über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen. Es ist aber nicht ausgeschlossen, dass für diese Informationen eine andere Art der redundanten Datenübertragung vorgesehen wird.
Ein Kommunikationssystem zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Informationsübertragung ist besonders einfach und kostengünstig realisierbar. Zudem wird kein zusätzlicher Einbauplatz für eine zusätzliche redundante DatenbusStruktur benötigt, da die Komponenten sowieso über die DatenbusStruktur und die Versorgungsleitungsstruktur miteinander in Verbindung stehen. Lediglich zusätzliche Sende-/Empfangseinheiten zum Anschluss der Komponenten an die VersorgungsleitungsStruktur für eine Informationsübertragung sind erforderlich.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden die Informationen über die Datenbusstruktur nach dem Time-Triggered Controller Area Network (TTCAN) -Protokoll übertragen. Bei dem TTCAN-Protokoll werden die Zeitfenster als "Exclusive Windows" und die Ereignisfenster als "Arbitrating Windows" bezeichnet. Erfindungsgemäß werden also die nach dem TTCAN-Protokoll in den "Exclusive Windows" über die DatenbusStruktur übertragenen Informationen zur redundanten Informationsüber- tragung zumindest teilweise auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Informationen über die Datenbusstruktur nach dem FlexRay- Protokoll übertragen werden. Im FlexRay-Protokoll sind die Zeitfenster als "statische Segmente" und die Ereignisfenster als "dynamische Segmente" des Kommunikationszyklus bezeichnet. Erfindungsgemäß werden also die nach dem
FlexRay-Protokoll in den "statischen Segmenten" über die DatenbusStruktur übertragenen Informationen zumindest teilweise auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Informationen über die Datenbusstruktur nach dem Time- Triggered Protocol (TTP) übertragen werden. Im TTP werden die Zeitfenster als der Teil des Slots (Übertragungsrahmen) bezeichnet, der zum Übertragen von stationären Daten ("State Data") dient. Als Ereignisfenster wird der Teil des Slots bezeichnet, der zur Übertragung von Ereignisdaten ("Event Data") dient. Erfindungsgemäß werden also bei TTP die in dem Teil des Slots, der zur Übertragung der "State Data" vorgesehen ist, übertragenen Informationen zumindest teilweise auch über die .Versorgungsleitungsstruktur übertragen.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden
Erfindung wird ausgehend von dem Kommunikationssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 vorgeschlagen, dass das Kommunikationssystem Mittel zur redundanten Informationsübertragung umfasst, welche lediglich die in dem mindestens einen Zeitfenster über die Datenbusstruktur übertragenen Informationen zumindest teilweise auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen.
Als noch eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von dem Kommunikationssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7 vorgeschlagen, dass die Informationsübertragung über die Datenbusstruktur in aufeinanderfolgenden Zyklen erfolgt, wobei jeder Zyklus mindestens ein Zeitfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Zeitpunkten und mindestens ein Ereignisfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Ereignissen umfasst, und dass das Kommunikationssystem Mittel zur redundanten Informationsübertragung umfasst, welche zumindest einen Teil lediglich der in dem mindestens einen Zeitfenster über die Datenbusstruktur übertragenen
Informationen auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen.
Patentanspruch 1 und Patentanspruch 6 gehen aus von einem bekannten Kommunikationssystem, das mehrere elektrische Komponenten umfasst, die zur Energieversorgung über eine Versorgungsleitungsstruktur und darüber hinaus zur Informationsübertragung über eine DatenbusStruktur miteinander in Verbindung stehen. Die Informationsübertragung erfolgt in dem bekannten Kommunikationssystem über aufeinander folgende Kommunikationszyklen, wobei jeder Zyklus mindestens ein Zeitfenster zur zeitgesteuerten Informationsübertragung und mindestens ein Ereignisfenster zur ereignisgesteuerten Informationsübertragung aufweist. Ein derartiges Kommunikationssystem ist beispielsweise ein TTCAN-Kommunikationssystem, ein FlexRay-Kommunikations- system oder ein TTP/C-Kommunikationssystem. Ausgehend von einem solchen Kommunikationssystem wird vorgeschlagen, dass zwischen den Komponenten zu übertragende Informationen außer über die Datenbusstruktur zusätzlich auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen werden. Dabei müssen nicht alle über die DatenbusStruktur übertragenen Informationen auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen werden, sondern lediglich die sicherheitsrelevanten und/oder zeitkritischen Informationen, die in den Zei fenstern der Kommunikationszyklen übertragen werden.
Die Patentansprüche 2 und 7 gehen von einem bekannten Kommunikationssystem aus, das mehrere elektrische
Komponenten umfasst, die zur Energieversorgung an eine Versorgungsleitungsstruktur und zur Informationsübertragung an eine Datenbusstruktur angeschlossen sind. Die Informationsübertragung innerhalb des bekannten Kommunikations- Systems erfolgt zumindest teilweise sowohl über die Datenbusstruktur als auch über die Versorgungsleitungsstruktur. Ein derartiges Kommunikationssystem ist beispielsweise aus der DE 101 42 408 AI bekannt, wo ein Kommunikationssystem beschrieben ist, bei dem die Informationen sowohl über die Datenbusstruktur als auch über die Versorgungsleitungs- Struktur übertragen werden. Eine solche Art der Datenübertragung wird auch als Powerline Communications (PLC) bezeichnet, was Datenübertragung über die Versorgungsleitungsstruktur bedeutet. Im Unterschied zu dem bekannten Kommunikationssystem erfolgt die
Informationsübertragung über die DatenbusStruktur erfindungsgemäß in aufeinanderfolgenden Zyklen, wobei jeder Zyklus mindestens ein Zeitfenster zur zeitgesteuerten Informationsübertragung und mindestens ein Ereignisfenster zur ereignisgesteuerten Informationsübertragung umfasst. Außerdem müssen erfindungsgemäß nicht alle über die Datenbusstruktur übertragenen Informationen auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen werden, sondern lediglich die sicherheitsrelevanten und/oder zeitkritischen Informationen, die in den Zeitfenstern über die Datenbusstruktur übertragen werden.
Gemäß verschiedenen vorteilhaften Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems erfolgt die
Informationsübertragung über die Datenbusstruktur nach dem Time-Triggered Controller Area Network (TTCAN) -Protokoll, nach dem FlexRay-Protokoll und/oder nach dem Time-Triggered Protocol (TTP) , insbesondere nach der Version C des TTP- Protokolls (TTP/C) .
Zeichnungen
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung. Es zeigen:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
Figur 2 einen FlexRay-Kommunikationszyklus; und
Figur 3 eine TTCAN-Systemmatrix.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das Kommunikationssystem 1 umfasst mehrere elektrische Komponenten 2, 3, 4 eines Kraftfahrzeugs. Die elektrischen Komponenten 2, 3, 4 sind beispielsweise Steuergeräte für beliebige Kraftfahrzeugfunktionen, insbesondere Steuergeräte für sicherheitsrelevante Anwendungen in einem Kraftfahrzeug, wie beispielsweise für eine Brennkraftmaschine, einen Triebstrang, ein Bremssystem oder beliebig andere sogenannte X-By-Wire-Anwendungen. Als elektrische Komponenten 2, 3, 4 im Sinne der vorliegenden Erfindung werden aber auch hydraulische, pneumatische oder beliebig andere Komponenten bezeichnet, die elektrisch ansteuerbar sind.
Das Kommunikationssystem 1 umfasst des Weiteren eine DatenbusStruktur 9, an die die Komponenten 2, 3, 4 zur Informationsübertragung zwischen den Komponenten 2, 3, 4 angeschlossen sind. Die Informationsübertragung über die DatenbusStruktur 9 erfolgt in aufeinanderfolgenden Zyklen. Jeder Zyklus umfasst mindestens ein Zeitfenster zur zeitgesteuerten Informationsübertragung von zeitkritischen und/oder sicherheitsrelevanten Informationen und mindestens ein Ereignisfenster zur ereignisgesteuerten Informationsübertragung. Solche Datenbusstrukturen sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Die Informationsübertragung über die bekannten. DatenbusStrukturen erfolgt beispielsweise nach dem sogenannten FlexRay-Protokoll, nach dem TTCAN (Time Triggered Controller Area Network) -Protokoll, nach dem MOST (Media Oriented Systems Transport) -Protokoll oder aber nach dem sogenannten TTP (Time Triggered Protocol) , insbesondere nach dem TTP/C-Protokoll. Die Komponenten 2, 3, 4 sind außerdem an eine Versorgungsleitungsstruktur 10 angeschlossen, über die die Komponenten 2, 3, 4 mit elektrischer Energie versorgt werden.
Erfindungsgemäß werden die zwischen den Komponenten 2, 3,4 des Kommunikationssystems 1 übertragenen Informationen nicht nur über die Datenbusstruktur 9, sondern teilweise auch über die Versorgungsleitungsstruktur 10 übertragen. Es werden lediglich diejenigen Informationen auch über die Versorgungsleitungsstruktur übertragen, die in den Zeitfenstern über die Datenbusstruktur 9 übertragen werden. Das sind in der Regel die zeitkritischen und/oder sicherheitsrelevanten Informationen, die beispielsweise zum ordnungsgemäßen Betrieb von X-By-Wire-Anwendungen erforderlich sind. Weniger sicherheitsrelevante Informationen, beispielsweise von Komfortfunktionen des
Kraftfahrzeugs oder gelegentlich auftretende Sensorsignale, werden dagegen in den Ereignisfenstern lediglich über die DatenbusStruktur 9, nicht jedoch auch über die Versorgungsleitungsstruktur 10 übertragen.
Erfindungsgemäß wird also ein einfach aufgebautes und kostengünstiges Kommunikationssystem 1 vorgeschlagen, bei dem zur Aufrechterhaltung sicherheitsrelevanter Funktionen eine teilredundante Informationsübertragung über die DatenbusStruktur 9 und über die Versorgungsleitungsstruktur 10 erfolgt. Es werden jedoch nur diejenigen Informationen auch über die Versorgungsleitungsstruktur 10 übertragen, die für eine ordnungsgemäße Funktion der sicherheitsrelevanten Anwendung unbedingt erforderlich sind. Dadurch kann selbst nach Ausfall der Datenbusstruktur 9 eine ordnungsgemäße Funktion der sicherheitsrelevanten Anwendung in dem Kraftfahrzeug gewährleistet werden, sei es auch nur eine Notlauffunktion. Durch die Beschränkung der über die Versorgungsleitungsstruktur 10 übertragenen Informationen auf die sicherheitsrelevanten Informationen, die in den Zeitfenstern über die Datenbusstruktur 9 übertragen werden, wird die Datenmenge der über die Versorgungsleitungsstruktur 10 zu übertragenden Informationen verringert. Dadurch ist es möglich, die Übertragungsrate für die Versorgungsleitungsstruktur 10 gegenüber der Übertragungsrate für die DatenbusStruktur 9 ohne Informationsverluste zu reduzieren. Das kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn aufgrund von Störungen in der Versorgungsleitungsstruktur 10 die dort erzielbare maximale Übertragungsrate geringer ist als die über die Datenbusstruktur 9 erzielbare Übertragungsrate. Die Übertragung von Informationen über die Versorgungsleitungsstruktur 10 wird auch als Powerline Communications (PLC) bezeichnet.
Die Kraftfahrzeugkomponenten 2, 3, 4 umfassen einen Bus- Transceiver 5 zum Senden von Informationen an andere elektrische Komponenten 2, 3, 4 über die DatenbusStruktur 9 und zum Empfangen von Informationen von anderen elektrischen Komponenten 2, 3, 4 über die Datenbusstruktur 9. Außerdem weisen die Komponenten 2, 3, 4 jeweils einen PLC-Transceiver 6 zum Senden von Informationen an andere elektrische Komponenten 2, 3, 4 über die Versorgungsleitungsstruktur 10 und zum Empfangen von Informationen von anderen elektrischen Komponenten 2, 3, 4 über die Versorgungsleitungsstruktur 10 auf. Die Komponenten 2, 3, 4 umfassen außerdem ein Rechengerät 7, insbesondere einen Mikroprozessor beziehungsweise einen MikroController, auf dem ein Steuerprogramm zur Ausführung der Funktionen, beispielsweise der Steuerungs- oder Regelungsfunktionen, der Komponenten 2, 3, 4 ablauffähig ist. Schließlich umfassen die Komponenten 2, 3, 4 ein weiteres Rechengerät 8 zur Steuerung der Informationsübertragung über die Sende-/ Empfangseinheiten (Transceiver) 5 und 6. Das weitere Rechengerät 8 dient zur Entlastung des Rechengeräts 7. Die beiden Rechengeräte 7 und 8 können jedoch auch zu einem einzigen, gemeinsamen Rechengerät zusammengefasst werden. Das Rechengerät 8 wird in der Regel als Communication- Controller und das Rechengerät 7 als Host (für die Applikationen) bezeichnet. Dahinter steckt die Philosophie, dass sich ein Host nicht mit der Kommunikations-Basis- Funtionalität des Communication-Controllers befassen müssen soll.
Zur Realisierung der Informationsübertragung über die Versorgungsleitungsstruktur 10 sollte diese entsprechend konditioniert werden, um Störungen möglichst gering zu halten und um höhere Übertragungsraten erzielen zu können. Die Konditionierung der Versorgungsleitungsstruktur 10 umfasst beispielsweise das Verdrillen der einzelnen Versorgungsleitungen der Versorgungsleitungsstruktur 10, die Verwendung von modifizierten, aktiven Sternpunkten und den Einsatz von Ferriten sowohl zur Entkopplung als auch - in Form von sogenannten PLC-Kopplern - zur Ein- und Auskopplung eines hochfrequenten, modulierten Trägersignals zur Informationsübertragung. Eine entsprechende Konditionierung der Versorgungsleitungsstruktur 10 kann der DE 101 42 409 AI und der DE 101 42 410 AI entnommen werden, auf die diesbezüglich ausdrücklich verwiesen wird.
Für die Realisierung der vorliegenden Erfindung ist eine Informationsübertragung über die Datenbusstruktur 9 gemäß dem FlexRay-Übertragungsprotokoll besonders geeignet, da dieses Protokoll bereits einen Mehrkanalbetrieb ermöglicht, wobei bei der vorliegenden Erfindung ein Kanal zur Informationsübertragung über die Datenbusstruktur 9 und ein weiterer Kanal zur Informationsübertragung über die Versorgungsleitungsstruktur 10 genutzt werden kann. Andere Übertragungsprotokolle, die zunächst lediglich einen Einkanalbetrieb unterstützen, können mit relativ geringem Aufwand dahingehend erweitert werden, dass sie ebenfalls einen Mehrkanalbetrieb unterstützen. Außerdem ist das FlexRay-Protokoll besonders geeignet, da es vorsieht, dass sämtliche Komponenten des Kommunikationssystems an die Versorgungsleitungsstruktur angeschlossen werden, wodurch ohne zusätzlichen Verbindungsaufwand jede der Komponenten mittels der redundanten Informationsübertragung über die Versorgungsleitungsstruktur erreicht werden kann. Die physikalische Schicht des Kommunikationssystems kann elektrisch oder optisch ausgebildet sein.
Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die in den Zeitfenstern über die Datenbusstruktur 9 übertragenen Informationen sowohl über die Bus-Transceiver 5 als auch zumindest teilweise über die PLC-Transceiver 6 geführt. Die PLC-Transceiver 6 modulieren das zu übertragende Informationssignal und demodulieren das empfangene modulierte Informationssignal. Das modulierte Informationssignal wird über einen PLC-Koppler auf die verdrillten Versorgungsleitungen (Batteriespannung UBatt und Masse GND) induktiv eingekoppelt, symmetrisch übertragen und empfängerseitig über die genannten PLC-Koppler ausgekoppelt. Bei den PLC-Kopplern verwendeten Ferrite werden zur hochfrequenten Entkopplung aller Komponenten 2, 3, 4 des Kommunikationssystems 1 auf der relevanten Versorgungsleitung eingesetzt und gewährleisten dadurch einen an den Wellenwiderstand der Übertragungsstrecke angepassten, über die gesamte Übertragungsbandbreite konstanten Abschluss (vergleiche DE 101 42 409 AI) . Diese Maßnahmen sind abhängig von der erzielbaren Datenrate, der Trägerfrequenz, der Leitungslänge, Netzstruktur und anderen Parametern zwar sehr empfohlen, aber nicht zwingend notwendig. Für eine sogenannte High Date Rate (HDR) -PLC- Informationsübertragung sind die beschriebenen Maßnahmen jedoch erforderlich.
Eine bevorzugte Netztopologie für die vorzugsweise einge- setzte HDR-PLC-Informationsübertragung ist die
Sternstruktur (vergleiche DE 101 42 410 AI) . Es werden modifizierte, den Gleichstrom nicht beeinflussende Sternpunkte verwendet. Hier bietet sich wiederum die Verwendung von Ferriten an, da diese für eine Frequenz von f = 0 Hz keinen Widerstandswert aufweisen. Aus diesem Grund werden für die Serienwiderstände ZSerie Doppellochkern- Ferrite zur Erzeugung frequenzabhängiger Widerstände verwendet. Da durch die passiven Sternpunkte das geträgerte Informationssignal einer hohen Signaldämpfung unterworfen ist, werden die Sternpunkte vorzugsweise aktiv ausgelegt. Das geträgerte Informationssignal wird vor dem niederimpedanten Sternpunkt über PLC-Koppler ausgekoppelt . Das Informationssignal wird mittels Treiberstufen (bidirektional, halbduplex, d. h. das Signal darf nicht auf den ursprünglichen Pfad eingekoppelt werden) jenseits des Sternpunktes wieder über PLC-Koppler auf die jeweiligen Pfade verteilt. Optional kann für die Treiberstufe eine Verstärkerstufe oder auch ein kompletter Transceiver eingesetzt werden.
2*ZSerie/2 entspricht bei aktiver Auslegung der Sternpunkte durch die zusätzlich eingebrachte kapazitive Kopplung der Sternpunkte (zwischen Sternpunkt UBatt und Sternpunkt GND) nicht mehr ZSerie bei passiver Auslegung (vergleiche DE 101 42 410 AI) . Für aktive Sternpunkte muss nunmehr
Zserie = ZL gelten, wobei ZSerie die Serienwiderstände und ZL die Wellenwiderstände sind, mit denen die Leitungsabzweige abgeschlossen sind. In Figur 2 ist ein Kommunikationszyklus nach dem FlexRay- Protokoll beispielhaft dargestellt. Der Zyklus ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet. Der Zyklus 11 umfasst ein statisches Segment 12 und ein dynamisches Segment 13. Außer den hier dargestellten Segmenten 12 und 13 kann der Zyklus 11 auch weitere Segmente, beispielsweise ein Symbolfenster (Symbol Window) oder eine sogenannte Network Idle Time (NIT) umfassen. Der Kommunikationszyklus 11 wiederholt sich periodisch. Das statische Segment 12 umfasst mindestens zwei statische
Schlitze (Static Slots) , in dem vorliegenden Beispiel vier Static Slots. Innerhalb des statischen Segments 12 wird ein statisches Time Division Multiple Access (TDMA) -Schema angewandt, um die verschiedenen Informationsübertragungen zu koordinieren. In dem statischen Segment 12 weisen alle Schlitze die gleiche, statisch vorgegebene Dauer auf, und alle Nachrichten (Frames) , die die zu übertragenden Informationen beinhalten, weisen die gleiche, statisch vorgegebene Länge auf.
In dem Ausführungsbeispiel aus Figur 2 ist der Kommunikationszyklus 11 in zwölf Slots unterteilt, wobei die Schlitze 0 bis 4 dem statischen Segment 12 und die Schlitze 6 bis 11 dem dynamischen Segment 13 zugeordnet sind. Die in den Schlitzen 1 bis 4 zu übertragenden
Nachrichten sind mittels ihrer Kennung IDi bis ID4 den entsprechenden Schlitzen #1 bis #4 zugeordnet. Die in den Nachrichten enthaltenen Informationen sind mit Ii bis I3 und I5 bezeichnet.
Das dynamische Segment 13 des Zyklus 11 ist in eine vorgebbare Anzahl von Minischlitzen (Mini Slots) von gleicher Dauer unterteilt. Außerdem umfasst das dynamische Segment 13 eine vorgebbare Anzahl an dynamischen Schlitzen (Dynamic Slots) , die einen oder mehrere Minischlitze umfassen. Die Dauer eines dynamischen Schlitzes hängt davon ab, ob eine Kommunikation, das heißt die Übertragung oder der Empfang einer Nachricht erfolgt oder nicht . Die Dauer eines dynamischen Schlitzes wird für jeden Kanal gesondert festgelegt. Am Ende eines jeden Minischlitzes wird überprüft, ob eine Kommunikation stattfindet oder nicht. Falls keine Kommunikation stattfindet, umfasst der dynamische Schlitz lediglich einen Minischlitz, das heißt der entsprechende Kommunikationskanal befindet sich im Leerlauf während des gesamten Minischlitzes. Der dynamische Schlitz umfasst mehrere Minischlitze, falls eine Kommunikation stattfindet.
Ganz allgemein kann festgehalten werden, dass die Komponenten 2, 3, 4 die Möglichkeit haben, innerhalb des dynamischen Segments 13 ereignisgesteuert Informationen zu übertragen. Es wird also gewissermaßen in jedem Zyklus 11 eine gewisse Übertragungsdauer, das heißt eine bestimmte Anzahl von Schlitzen, für eine ereignisgesteuerte Informationsübertragung reserviert. Falls während des Zyklus 11 ein Ereignis eintritt, das eine Informationsübertragung auslöst, kann die entsprechende Information während des dynamischen Segments 13 dieses oder eines nachfolgenden Zyklus 11 übertragen werden. Falls jedoch in dem Zyklus 11 keine ereignisgesteuerte
Informationsübertragung stattfindet, bleibt das dynamische Segment 13 in diesem Zyklus 11 ungenutzt (vergleiche Slot #6) . In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von Figur 2 werden in dem dynamischen Segment Nachrichten ID5 bis IDn mit den Informationen I4 und Iβ bis Iβ übertragen.
Erfindungsgemäß werden bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht alle Nachrichten IDi bis IDn, sondern lediglich die Nachrichten IDi bis ID4 zusätzlich zu der Übertragung über die Datenbusstruktur 9 auch über die Versorgungsleitungsstruktur 10 übertragen.
In Figur 3 ist eine sogenannte Systemmatrix, wie sie bei einer Informationsübertragung nach dem TTCAN-Protokoll
Anwendung findet, in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen
14 bezeichnet. Die Systemmatrix 14 umfasst mehrere Zeilen #0 bis #3, wobei jede Zeile einem Grundzyklus (Basic Cycle)
15 bis 18 entspricht. Jeder Zyklus 15 bis 18 ist in eine bestimmte Anzahl an Zeitfenstern (Time Windows) unterteilt. Die Anzahl und Dauer der einzelnen Zeitfenster kann innerhalb eines Zyklus 15 bis 18 variieren, ist jedoch für jeden Zyklus 15 bis 18 gleich. In dem Ausführungsbeispiel aus Figur 3 ist jeder Zyklus 15 bis 18 in acht Zeitfenster #0 bis #7 unterteilt.
Gemäß dem TTCAN-Protokoll gibt es verschiedene Arten von Zeitfenstern. Die Art eines Zeitfensters kann von Zyklus zu Zyklus unterschiedlich gewählt werden. So gibt es beispielsweise exklusive Zeitfenster (sogenannte Exclusive Time Windows) Nir die bestimmten Nachrichten Ni zugeordnet sind, die periodisch ohne einen Wettbewerb um die Zugriffsrechte auf die Datenbusstruktur 9 übertragen werden. Außerdem gibt es vermittelnde Zeitfenster (sogenannte Arbitrating Time Windows) V, die zur ereignisgesteuerten Informationsübertragung eingesetzt werden können. Schließlich gibt es auch sogenannte freie Zeitfenster (Free Time Windows) F, durch die die Systemmatrix 14 ohne großen Aufwand an eine erweiterte Kommunikations- oder Netzwerkstruktur angepasst werden kann. Die ursprünglich freien Zeitfenster können dann bei einer Erweiterung des KommunikationsSystems 1 um weitere Komponenten oder bei einer zusätzlichen Informationsübertragung der bestehenden Komponenten 2, 3, 4 für die zusätzliche Informationsübertragung genutzt werden. Innerhalb der exklusiven Zeitfenster Ni werden die Informationen also zeitgesteuert übertragen. Die vermittelnden Zeitfenster V werden für eine ereignisgesteuerte Informationsübertragung innerhalb eines Zyklus 15 bis 18 eingesetzt.
Erfindungsgemäß werden bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht alle Nachrichten, sondern lediglich die Nachrichten Ni bis N7, die in den Zeit- fenstern (Exclusive Windows) über die DatenbusStruktur 9 übertragen werden, zusätzlich zu der Übertragung über die DatenbusStruktur 9 auch über die Versorgungsleitungsstruktur 10 übertragen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Übertragung von Informationen in einem Kraftfahrzeug zwischen elektrischen Komponenten (2, 3, 4) des Kraftfahrzeugs, die zur Informationsübertragung an eine Datenbusstruktur (9) des Kraftfahrzeugs und zur
Energieversorgung an eine Versorgungsleitungsstruktur (10) des Kraftfahrzeugs angeschlossenen sind, wobei die Informationen in aufeinander folgenden Zyklen über die DatenbusStruktur (9) übertragen werden, wobei jeder Zyklus mindestens ein Zeitfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Zeitpunkten und mindestens ein Ereignisfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Ereignissen umfasst, dadurch gekennzeichnet:, dass lediglich die in dem mindestens einen Zeitfenster über die DatenbusStruktur (9) übertragenen Informationen zur redundanten
Informationsübertragung zumindest teilweise auch über die Versorgungsleitungsstruktur (10) übertragen werden.
2. Verfahren zur Übertragung von Informationen in einem Kraftfahrzeug zwischen elektrischen Komponenten (2, 3, 4) des Kraftfahrzeugs, die zur Informationsübertragung an eine Datenbusstruktur (9) des Kraftfahrzeugs und zur Energieversorgung an eine Versorgungsleitungsstruktur (10) des Kraftfahrzeugs angeschlossenen sind, wobei die Informationen zur redundanten Informationsübertragung zumindest teilweise sowohl über die Datenbusstruktur (9) als auch über die Versorgungsleitungsstruktur (10) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen in aufeinander folgenden Zyklen über die Datenbusstruktur (9) übertragen werden, wobei jeder Zyklus mindestens ein Zeitfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Zeitpunkten und mindestens ein Ereignisfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Ereignissen umfasst, und dass über die VersorgungsleitungsStruktur (10) zumindest ein Teil lediglich der in dem mindestens einen Zeitfenster über die DatenbusStruktur (9) übertragenen Informationen übertragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen über die DatenbusStruktur (9) nach dem Time Triggered Controller Area Network (TTCAN) -Protokoll übertragen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen über die DatenbusStruktur (9) nach dem FlexRay-Protokoll übertragen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen über die DatenbusStruktur (9) nach dem Time Triggered Protocol (TTP) übertragen werden.
6. Kommunikationssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere elektrische Komponenten (2, 3, 4) , eine Datenbusstruktur (9), an welche die Komponenten (2, 3, 4) zur Informationsübertragung zwischen den Komponenten (2, 3, 4) angeschlossen sind, und eine Versorgungsleitungsstruktur (10), an welche die Komponenten (2, 3, 4) zur Energieversorgung angeschlossen sind, wobei die Informationsübertragung über die Datenbusstruktur (9) in aufeinander folgenden Zyklen erfolgt, wobei jeder Zyklus mindestens ein Zeitfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Zeitpunkten und mindestens ein Ereignisfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Ereignissen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das
Kommunikationssystem (1) Mittel zur redundanten Informationsübertragung umfasst, welche lediglich die in dem mindestens einen Zeitfenster über die Datenbusstruktur (9) übertragenen Informationen zumindest teilweise auch über die Versorgungsleitungsstruktur (10) übertragen.
7. Kommunikationssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere elektrische Komponenten (2, 3, 4) , eine DatenbusStruktur (9), an welche die Komponenten (2, 3, 4) zur Informationsübertragung zwischen den Komponenten (2, 3, 4) angeschlossen sind, und eine Versorgungsleitungsstruktur (10) , an welche die Komponenten (2, 3, 4) zur Energieversorgung der Komponenten (2, 3, 4) angeschlossen sind, wobei die Informationsübertragung zumindest teilweise sowohl über die Datenbusstruktur (9) als auch über die Versorgungsleitungsstruktur (10) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsübertragung über die DatenbusStruktur (9) in aufeinander folgenden Zyklen erfolgt, wobei jeder Zyklus mindestens ein Zeitfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Zeitpunkten und mindestens ein Ereignisfenster zur Informationsübertragung zu bestimmten Ereignissen umfasst, und dass das Kommunikationssystem (1) Mittel zur redundanten Informationsübertragung umfasst, welche zumindest einen Teil lediglich der in dem mindestens einen Zeitfenster über die DatenbusStruktur (9) übertragenen Informationen auch über die Versorgungsleitungsstruktur (10) übertragen.
8. Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsübertragung über die Datenbusstruktur (9) nach dem Time Triggered Controller Area Network (TTCAN) -Protokoll erfolgt.
9. Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsübertragung über die Datenbusstruktur (9) nach dem FlexRay-Protokoll erfolgt.
10. Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationsübertragung über die DatenbusStruktur (9) nach dem Time Triggered Protocol (TTP) erfolgt.
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