WO2014202310A1 - Flexible stromversorgung für ein schnittstellenelement - Google Patents

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WO2014202310A1
WO2014202310A1 PCT/EP2014/060256 EP2014060256W WO2014202310A1 WO 2014202310 A1 WO2014202310 A1 WO 2014202310A1 EP 2014060256 W EP2014060256 W EP 2014060256W WO 2014202310 A1 WO2014202310 A1 WO 2014202310A1
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interface element
control unit
energy
interface
data transmission
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PCT/EP2014/060256
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Helge ZINNER
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Continental Automotive Gmbh
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    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Definitions

  • the present invention relates to vehicle technology.
  • the present invention relates to ECU technology for vehicles.
  • the present invention relates to a control device for a vehicle having an interface element for connecting the control device to a physical data transmission medium.
  • Typical networks in the automobile are, for example, CAN bus, MOST bus or FlexRay.
  • the start-up time of a network plays an important role in the vehicle. As a start-up time that time will be ⁇ lines, which is required to from a defined rest ⁇ state, for example, a switched control device, data can be sent until after its switch via this network. The start-up time is calculated by assuming that the network was previously inactive and the control units involved were not supplied with power. At the end of the startup time, the required configuration, synchronization, and other startup mechanisms that a network might need are completed.
  • To start a network include not only the start of jewei ⁇ time control unit and the start of the network controller and the establishment of a communication link between the network subscribers.
  • An important point here is, for example, the timing of the network participants, if necessary, which allows only a communication of a timed network such as MOST, FlexRay or Ethernet AVB.
  • FIG. 1 shows a control device for a vehicle.
  • interface element 4 is powered by the connected controller 2 with power. Possible voltage levels are provided either by the microcontroller 8 or by the control unit 2 itself. Using the power supply 10c, interface element 4 is energized. However, this means at the same time that the interface element 4 can only be supplied with power when the control unit 2 is in operation. In case of error or when switching off the device and the interface element 4 is switched off. This requires after a restart of the controller, a reconfiguration of the interface element 4, which significantly increases the start-up time of the entire control unit 2, thus the time until it can communicate with eggi ⁇ nem further communication using the interface element 4 and the data line 12.
  • Media Independent Interface - MII conventionally this one interface of ⁇ lenelement 4, for example, an Ethernet transceiver (PHY) using a medium independent interface to the Ethernet Media Access Controller (MAC) connected.
  • PHY Ethernet transceiver
  • MAC Ethernet Media Access Controller
  • Control unit 2 is shown here only in relation to its communication architecture, since the configuration of the control unit with respect to its control function in the vehicle is not relevant here.
  • the control unit 2 has an appro ⁇ designed net power supply 10a, 10b, with which, inter alia, a microcontroller 8 with an integrated media access controller (MAC) 6 and interface element 4 is supplied by the connected control unit 2 with power.
  • An interface element 4 for connecting the control unit 2 to a data line 12 is connected to the media access controller 6 using a suitable connection 14.
  • Interface element 4 is formed by way of example as a "physical transceiver" (PHY), provides, based illustrates the OSI layer model, the connection of the physical Sprinttra ⁇ confinement layer, thus the data line to the control unit. 2 While the interface element 4 in the area of OSI Layer 1, the integrated media access controller 6 can be found in the area of OSI Layer 2.
  • One aspect of the present invention may be seen to provide mechanisms that make it possible to positively influence or reduce the start-up time in a network, in particular in a network in an automobile.
  • Networks under the Ethernet specification or variants derived therefrom, such as BroadR-Reach, can find their way into vehicles and replace existing networks there such as CAN, MOST, FlexRay or LVDS long-term.
  • BroadR-Reach can find their way into vehicles and replace existing networks there such as CAN, MOST, FlexRay or LVDS long-term.
  • Ethernet standard was not originally for the Use developed in the automobile, rather for office networks. In these networks, the start of the network, thus the startup time, plays only a minor role.
  • ⁇ requires an office Ethernet Net zwerk a few seconds, for example, 5 - 10 seconds until a communication is even possible and two interconnected communication ⁇ tion participants, such as computers, can communicate with each other.
  • extensions are being developed that define new Ethernet standards in order to meet the special requirements of the automotive sector.
  • This Aufstartzeit of the network is composed here of Aufstartzeit a communication transceiver on Kommuni ⁇ cation subscriber, which is needed for communication, in particular its initial configuration at startup, as well as the negotiation of connection parameters or connection speed (auto-negotiation).
  • a communication transceiver is an example of an interface element which is suitable for coupling two communication subscribers with one another, so that a communication connection can be established between these communication subscribers.
  • Transceiver and a MAC module may be discrete electronic components, but may also be functionally integrated or combined together in an electronic ⁇ nischen component arranged.
  • an externally formed interface element not, this necessarily mean that the interface element is / arranged externally except ⁇ half of the control unit, but this only means that a separate device may be provided.
  • Ethernet is only conditionally usable. However, if a communication link established and negotiated once, egg ⁇ ne Ethernet Net can zwerktopologie for communication in the vehicle used. Another current aspect for vehicles is the power savings. To an increased power savings in the vehicle can rea ⁇ taping, may be provided to switch off and control devices when they (currently) are not needed, for example in stop-and-go traffic, similar to the engine during vehicle standstill at the traffic light is switched off. However, at a restart of a HEADUNITS ⁇ tes the reconstruction of a communication link or a communication link may take a relatively long time. However, control devices in the vehicle must be able to communicate with one another very quickly, since otherwise the entire vehicle might no longer be able to function.
  • the interface honey- element such as an external Ethernet transceiver to supply separately with operating power, wherein the operation ⁇ energy can be selectively provided by the control unit as a power source and pa ⁇ rallel from another energy source. Therefore available an interface element has two energy sources, which are connected in parallel so that each power source by itself can provide the interface of the ⁇ lenelement with energy.
  • a control unit is for the first time, for example when starting a vehicle is started and successor neighborhood of the interface element provides energy.
  • This interface element can conventionally con ⁇ figurieren and provide a data connection with another communication participant. If the interface element has two parallel power sources, it can be kept active even when the controller is turned off.
  • the interface element no longer uses the power supply of the control device, in particular after successful ⁇ rich configuration or link structure, but the other, arranged in parallel power source for the interface element is in the case of the energy loss of the control unit ver ⁇ turns.
  • an energy transfer via the data connection or data line for example, according to the Power over Ethernet (PoE) standard or Power over Dataline (Podl) - Standard.
  • the individual energy sources of the control unit and data line can be present in parallel, or it can be switched between individual energy sources back and forth or.
  • the data line can be a conventional lei ⁇ tion or data cable according to the requirements of an Ethernet specification.
  • the automobile is started, as a result of which the control units are started up.
  • Each control unit with a Kommunikati ⁇ onsanitati be configured interface element in accordance with conventional procedures.
  • the communication connection is established with connected communication participants. Once the communications links was established initially dung, can mean adjusting Enele ⁇ ment of two parallel energy sources, assigned from the control unit and one of the data line, take place.
  • both communication participants have an active link to the other communication participant.
  • a control unit fail, be rebooted or re-initialized, for example, switched shortly energized without the link between the interface elements 4 is affected per se.
  • the startup behavior of STEU ⁇ erellan can be accelerated, for example Steuerge ⁇ councils can often transferred to a power saving mode, are sleeping out in other words, with the invention remains munikationslink between interface elements active the Com- and thus the restart of a control unit, the In ⁇ start time is significantly reduced.
  • Figure 1 is a control device for a vehicle
  • Figure 2 is a schematic representation of the communication ⁇ connection between two control devices according to the present invention.
  • FIG 3 shows an exemplary embodiment of a Steuergerä ⁇ tes with further switching element according to the present invention. Still referring to Figure 2, a schematic Dar ⁇ position of the communication link between two control devices according to the present invention is illustrated.
  • Figure 2 shows the schematic connection of two Steuerge ⁇ boards 2, which each have a microcontroller 8 as well as built-in media access controller. 6
  • the control units 2 each have an interface element 4, wel ⁇ che using a data line 12 are interconnected.
  • the right control device 2 is active, one currency ⁇ rend the left control unit 2 is inactive. Because the left
  • Interface element 4 (as well as the right one) to two (paral ⁇ Lele) power sources is connected, the interface element 4 can be also supplied in two different ways with energy strategy.
  • An energy source 10a is the left-hand control unit 2, and a further energy source 10b is the energy that is provided via the data line 12. Since the left controller 2 is inactive, the power source 10a is also inactive.
  • the left interface element 4 is JE but still active and supplied with energy by the Ener ⁇ energy derived from the Da is provided ⁇ tentechnisch using the power source 10b. Thus, a communication connection is still established between the interface elements 4 via data line 12, although the left controller 2 itself is inactive.
  • Switching element 16 may by way of example the operation of a power switch or a voltage regulator to take, thus having a certain logic, so that the switching element 16 active selects which power source 10a is used, 10b, or it may be formed passive and We ⁇ sentlichen the incoming energy sources 10a, b passed in parallel to the interface element 4.
  • Si cherouche if at least a power source 10a, b is active, is that the interface element 4 with energy ver ⁇ provides.
  • Energy source 10b via data line 12 does not necessarily have to come from a switching element 16 of a further control unit 2, but can be provided in such a way.
  • a data network in the vehicle which provides the data line (s) 12 per se as an energy source (s) via suitable devices.
  • suitable devices for example, at one central or at several distributed
  • the exclusive power supply of control devices via the data lines 12 is also conceivable, wherein, for example, then at least two interface elements can be provided for each control device .
  • a coupling of energy using the switching element 16 in the data line 12, starting from control unit 2 as an energy source for the switching element 16 is also conceivable and indicated in Figure 3 with arrows at the junction of the lines of the power source 10b in the data line 12.
  • switching element 16 is provided, which as described above may also have a voltage regulator, the z. B.
  • Switching element 16 can transform a 12 V voltage of a control unit in a suitable for the interface element 4 Ge ⁇ required voltage of 3.3 V, for example.
  • Switching element 16 has, by way of example, two inputs and one output, wherein one of the inputs can furthermore also be an output to the data line 12.
  • Another possible embodiment for a voltage regulator in the switching element 16 the implementation of a first voltage of z. For example, 12 V or 5 V, which is received via data line 12 in one for the interface element 4 required second voltage at 3.3 V ⁇ play, be.
  • switching element 16 may be a voltage of the control unit 2, for example, 12 V, in the voltage of the data line 12, z. B. 5 V, convert.
  • Switching element 16 may further comprise an energy storage element, such as a capacitor, so that switching can be reduced times, which may result in a DolphinVersorgung the interface element 4 with energy, which in the worst case turns off briefly, so that the communication loses connection, whereby the link again must be built.
  • an energy storage element such as a capacitor
  • Ethernet interface element 4 This may be a conventional function of a known Ethernet interface element 4, such as an Ethernet PHY.
  • the interface element 4 does not provide a response to the media access controller 6, it may be in an error state.
  • switching element 16 can now be switched interface element 4, or the STEU ⁇ er réelle 2 is still waiting until the interface element is confi ⁇ gured 4 and thus built up a link between the interface element 4 and a further interface element , Now, the communication participants or control devices involved in the communication can provide each other with energy, which is transmitted via data line 12. If switching element 16 is designed such that it ac ⁇ tively an energy source 10a, b selects, so can now
  • the control unit 2 could now also be deactivated in order, for example, to save power, to eliminate a fault, etc., while the communication connection between interface element 4 and a further interface element remains active.
  • the Media Access Con ⁇ troller 6 asks the interface element 4, whether it is running. Since the interface element four remained active despite the new ⁇ starts the tethered controller 2, it can immediately respond to the media access controller 6 that his link is active. Concludes from the media access controller 6, that the interface element 4 is active and confi gured ⁇ , so that communication between the interface of the ⁇ lenelement 4 and media access controller 6 is directly possible.
  • the start-up time of the interface element 4 and its configuration time can thus be reduced or completely eliminated .
  • interface element 4 is supplied with energy via data line 12 and the energy is interrupted on data line 12, it is possible, for example, to switch over to the energy source 10a of control device 2 via a suitable detection circuit in switching element 16, which switchover takes place via an energy store in element 16, z.
  • the aforementioned capacitor may be buffered.

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Abstract

Steuergerät (2) für ein Fahrzeug, aufweisend ein Schnittstellenelement (4) zur Anbindung des Steuergerätes (2) an ein physikalisches Daten-Übertragungsmedium (12), wobei an das Schnittstellenelement (4) Energie unter Verwendung des physikalisches Daten-Übertragungsmediums (12) übertragbar ist, wobei das Schnittstellenelement (4) eingerichtet ist, unter Verwendung der durch das physikalische Daten-Übertragungsmedium (12) übertragenen Energie versorgbar zu sein, so dass die Funktionalität des Schnittstellenelementes (4), die Aufrechterhaltung einer Verbindung (LINK) zur Übertragung von Daten über das physikalische Daten-Übertragungsmedium (12), im Falle, dass sich das Steuergerät (4) in einem inaktiven bzw. nicht mit Energie versorgten Zustand befindet, erhalten bleibt.

Description

Beschreibung
Flexible Stromversorgung für ein SchnittStellenelement Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugtechnologie . Ins¬ besondere betrifft die vorliegende Erfindung Steuergeräte- Technologie für Fahrzeuge. Weiter insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät für ein Fahrzeug mit einem SchnittStellenelement zur Anbindung des Steuergerätes an ein physikalisches Datenübertragungsmedium.
Stand der Technik:
Durch die fortschreitende Elektronisierung von Fahrzeugen in den letzten Jahren bzw. Jahrzehnten werden vermehrt elektronische Steuergeräte im Fahrzeug vorgesehen und lokal bzw. de¬ zentral jeweils an dem Ort der benötigten Steuerung angeordnet. Diese Steuergeräte lösen meist eine lokale Aufgabe, bei¬ spielsweise ein Klimasteuergerät der Klimaanlage, sind jedoch trotzdem untereinander über einen geeigneten Kommunikationsbus verbunden. Typische Netzwerke im Automobil sind hierbei beispielsweise CAN-BUS, MOST Bus bzw. FlexRay.
Die Aufstartzeit eines Netzwerkes spielt dabei im Fahrzeug eine wichtige Rolle. Als Aufstartzeit wird diejenige Zeit be¬ zeichnet, die benötigt wird, bis von einem definierten Ruhe¬ zustand, beispielsweise ein ausgeschaltetes Steuergerät, bis nach dessen Einschalten über dieses Netzwerk Daten gesendet werden können. Die AufStartzeit wird dabei berechnet, indem davon ausgegangen wird, dass das Netzwerk vorher inaktiv war und die beteiligten Steuergeräte nicht mit Strom versorgt wurden. Am Ende der AufStart zeit sind somit erforderliche Konfiguration, Synchronisation und weitere Startmechanismen, die ein Netzwerk möglicherweise benötigt, abgeschlossen.
Zum Start eines Netzwerkes gehören neben dem Start des jewei¬ ligen Steuergerätes auch der Start des Netzwerkcontrollers und der Aufbau einer Kommunikationsverbindung zwischen den Netzwerkteilnehmern. Ein wichtiger Punkt ist hierbei beispielsweise auch die zeitliche Synchronisation der Netzwerkteilnehmer, sofern notwendig, welche erst eine Kommunikation eines zeitgesteuerten Netzwerkes wie zum Beispiel MOST, Flex- Ray oder Ethernet-AVB ermöglicht.
Figur 1 zeigt ein Steuergerät für ein Fahrzeug. In Figur 1 wird SchnittStellenelement 4 vom angeschlossenen Steuergerät 2 mit Strom versorgt. Mögliche Spannungsstufen werden dabei entweder vom MikroController 8 oder vom Steuergerät 2 selbst bereitgestellt. Unter Verwendung der Stromversorgung 10c ist SchnittStellenelement 4 energetisch versorgt. Dies bedeutet jedoch gleichzeitig, dass das SchnittStellenelement 4 nur mit Strom versorgt werden kann, wenn das Steuergerät 2 in Betrieb ist. Im Fehlerfall bzw. beim Abschalten des Gerätes wird auch das SchnittStellenelement 4 abgeschaltet. Dies erfordert nach einem Neustart des Steuergerätes eine Neukonfiguration des SchnittStellenelementes 4, was die Aufstartzeit des gesamten Steuergerätes 2, somit die Zeit, bis dieses unter Verwendung des SchnittStellenelementes 4 und der Datenleitung 12 mit ei¬ nem weiteren Kommunikationsteilnehmer kommunizieren kann, signifikant erhöht. Herkömmlich wird dabei ein Schnittstel¬ lenelement 4, beispielsweise ein Ethernet-Transceiver (PHY) unter Verwendung einer mediumunabhängigen Schnittstelle (Media Independent Interface - MII) an den Ethernet-Media- Access- Controller (MAC) angeschlossen.
Steuergerät 2 ist hierbei nur in Bezug auf seine Kommunikati- onsarchitektur dargestellt, da die Ausgestaltung des Steuergerätes bezüglich dessen Steuerfunktion im Fahrzeug vorliegend nicht relevant ist. Das Steuergerät 2 weist eine geeig¬ net ausgestaltete Stromversorgung 10a, 10b auf, mit welcher unter anderem ein MikroController 8 mit einem integrierten Media-Access-Controller (MAC) 6 sowie SchnittStellenelement 4 vom angeschlossenen Steuergerät 2 mit Strom versorgt wird. Ein SchnittStellenelement 4 zur Anbindung des Steuergerätes 2 an eine Datenleitung 12 ist unter Verwendung einer geeigneten Anbindung 14 mit dem Media-Access-Controller 6 verbunden. SchnittStellenelement 4, ausgebildet exemplarisch als ein "physical transceiver" (PHY) , stellt, bezogen auf das OSI Schichtenmodell, die Anbindung der physikalischen Übertra¬ gungsschicht, somit der Datenleitung, an das Steuergerät 2 dar. Während das SchnittStellenelement 4 im Bereich von OSI Layer 1 aufzufinden ist, ist der integrierte Media-Access- Controller 6 im Bereich von OSI Layer 2 aufzufinden.
Herkömmliche Netzwerke ermöglichen eine Aufstartzeit von ca. 100 ms. Bei FlexRay bedeutet dies exemplarisch, dass zu die¬ sem Zeitpunkt bereits applikative Nachrichten verschickt wer¬ den können. Im Falle eines MOST-Net zwerkes folgt regelmäßig noch eine Ermittlung der Netzwerkkonfiguration, so dass applikative Nachrichten erst nach typischerweise weiteren 500 ms verschickt werden können. Auch dann erst ist der Versand von Streaming-Daten möglich. Offenbarung der Erfindung:
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung mag darin gesehen werden, Mechanismen bereitzustellen, die es ermöglichen, in einem Netzwerk, insbesondere in einem Netzwerk in einem Automo- bil, die Aufstartzeit positiv zu beeinflussen bzw. zu verringern .
Demgemäß wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen, insbesondere mit zwei erfindungsgemäßen Steuergerät (en) angezeigt. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Netzwerke unter der Ethernet-Spezifikation oder daraus abgeleiteten Varianten wie BroadR-Reach können dabei Einzug in Fahrzeuge finden und dort momentan verwendete Netzwerke wie CAN, MOST, FlexRay oder LVDS langfristige ersetzen. Der
Ethernet-Standard wurde jedoch ursprünglich nicht für die Nutzung im Automobil entwickelt, vielmehr für Büronetzwerke. In diesen Netzwerken spielt der Start des Netzwerkes, somit die AufStartzeit , nur eine untergeordnete Rolle. Typischer¬ weise benötigt ein Büro-Ethernet-Net zwerk einige Sekunden, beispielsweise 5 - 10 Sekunden, bis eine Kommunikation überhaupt möglich ist und zwei miteinander verbundene Kommunika¬ tionsteilnehmer, beispielsweise Computer, miteinander kommunizieren können. Zunehmend werden jedoch Erweiterungen erarbeitet, die neue Ethernet-Standards definieren, um den spe- ziellen Anforderungen im Automotive-Bereich gerecht zu werden .
Diese Aufstartzeit des Netzwerkes setzt sich dabei zusammen aus Aufstartzeit eines Kommunikationstransceivers am Kommuni¬ kationsteilnehmer, der für die Kommunikation benötigt wird, insbesondere dessen initiale Konfiguration beim Start, sowie das Aushandeln von Verbindungsparametern bzw. Verbindungsgeschwindigkeit (Auto-Negotiation) . Ein Kommunikationstranscei- ver ist dabei ein Beispiel eines SchnittStellenelementes , welches geeignet ist, zwei Kommunikationsteilnehmer miteinander zu koppeln, so dass eine Kommunikationsverbindung zwischen diesen Kommunikationsteilnehmern herstellbar ist.
Transceiver und ein MAC-Baustein können dabei diskret ausgebildete elektronische Bauelemente sein, können jedoch auch funktional integriert bzw. zusammengefasst in einem elektro¬ nischen Bauelement gemeinsam angeordnet sein. Im Falle eines extern ausgebildeten SchnittStellenelementes bedeutet dies nicht zwingend, dass das SchnittStellenelement extern/außer¬ halb des Steuergerätes angeordnet ist, vielmehr bedeutet dies lediglich, dass ein separater Baustein vorgesehen sein kann.
AufStart zeiten im Bereich von 5 - 10 Sekunden mögen für Automobilapplikationen zu lange sein, so dass herkömmliches
Ethernet nur bedingt einsetzbar ist. Ist jedoch eine Kommuni- kationsverbindung einmal aufgebaut und ausgehandelt, kann ei¬ ne Ethernet-Net zwerktopologie zur Kommunikation im Fahrzeug Verwendung finden. Ein weiterer aktueller Aspekt für Fahrzeuge ist die Stromeinsparung. Um eine gesteigerte Stromersparnis im Fahrzeug rea¬ lisieren zu können, kann vorgesehen sein, auch Steuergeräte abzuschalten, wenn diese (momentan) nicht gebraucht werden, zum Beispiel im stop-and-go Verkehr, ähnlich wie der Motor, der beim Fahrzeug-Stillstand an der Ampel ausgeschaltet wird. Allerdings kann bei einem Wiedereinschalten eines Steuergerä¬ tes der Wiederaufbau eines Kommunikationslinks bzw. einer Kommunikationsverbindung vergleichsweise lange dauern. Steu- ergeräte im Fahrzeug müssen jedoch sehr schnell miteinander kommunizieren können, da sonst möglicherweise das gesamte Fahrzeug nicht mehr funktionsfähig wäre.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, das Schnitt stellen- element, beispielsweise einen externen Ethernet-Transceiver, separat mit Betriebsenergie zu versorgen, wobei die Betriebs¬ energie wahlweise vom Steuergerät als Energiequelle sowie pa¬ rallel von einer weiteren Energiequelle bereitgestellt werden kann. Somit stehen einem SchnittStellenelement zwei Energie- quellen zur Verfügung, welche dabei parallel angebunden sind, so dass jede Energiequelle für sich genommen das Schnittstel¬ lenelement mit Energie versorgen kann. Dies bedeutet nun bei¬ spielsweise, dass ein Steuergerät erstmalig, zum Beispiel beim Anlassen eines Fahrzeuges, gestartet wird und nachfol- gend dem SchnittStellenelement Energie zur Verfügung stellt. Dieses SchnittStellenelement kann sich dabei herkömmlich kon¬ figurieren und eine Datenverbindung mit einem weiteren Kommunikationsteilnehmer bereitstellen. Wenn das Schnitt Stellenelement zwei parallele Energiequellen aufweist, kann es aktiv gehalten werden, auch wenn das Steuergerät ausgeschaltet wird. Somit nützt das SchnittStellenelement nicht mehr die Stromversorgung des Steuergerätes, insbesondere nach erfolg¬ reicher Konfiguration bzw. Linkaufbau, vielmehr wird im Falle des Energieverlustes des Steuergerätes die weitere, parallel angeordnete Energiequelle für das SchnittStellenelement ver¬ wendet . Eine Möglichkeit, dem SchnittStellenelement Energie zur Ver¬ fügung zu stellen, ist eine Energieübertragung über die Datenverbindung bzw. Datenleitung, zum Beispiel gemäß dem Power over Ethernet (PoE ) -Standard oder Power over Dataline (PoDL)- Standard. Die einzelnen Energiequellen von Steuergerät und Datenleitung können parallel anliegen, oder es kann zwischen einzelnen Energiequellen hin und her bzw. umgeschaltet werden. Die Datenleitung kann dabei eine herkömmliche Datenlei¬ tung bzw. Datenkabel gemäß den Anforderungen einer Ethernet Spezifikation sein.
Bei einem Erststart des Fahrzeuges, somit einem Zustand, in dem zunächst alle Steuergeräte im Wesentlichen ausgeschaltet sind, wird das Automobil gestartet, wodurch die Steuergeräte hochgefahren werden. Jedes Steuergerät mit einer Kommunikati¬ onsanbindung konfiguriert sein SchnittStellenelement gemäß herkömmlichem Vorgehen. Im Rahmen der Konfiguration wird auch mit angeschlossenen Kommunikationsteilnehmern die Kommunikationsverbindung aufgebaut. Sobald die Kommunikationsverbin- dung erstmalig aufgebaut wurde, kann das SchnittStellenele¬ ment von zwei parallelen Energiequellen, eine aus dem zugeordneten Steuergerät und eine aus der Datenleitung, erfolgen.
Nach diesem Einschaltvorgang haben beide Kommunikat ionsteil- nehmer einen aktiven Link zum jeweils anderen Kommunikationsteilnehmer. Sobald an einem SchnittStellenelement zwei paral¬ lele Energiequellen anliegen, kann zum Beispiel ein Steuergerät ausfallen, neu gestartet bzw. reinitialisiert werden, zum Beispiel kurzfristig energielos geschaltet werden, ohne dass der Link zwischen den SchnittStellenelementen 4 an sich beeinträchtigt wird. Somit kann das Aufstartverhalten von Steu¬ ergeräten beschleunigt werden, zum Beispiel können Steuerge¬ räte öfters in einen Energiesparmodus überführt, in anderen Worten schlafengelegt werden, wobei erfindungsgemäß der Kom- munikationslink zwischen den SchnittStellenelementen aktiv bleibt und somit beim Neustart eines Steuergerätes die Auf¬ startzeit signifikant reduziert wird. Auch eine bewusste Ini- tialisierung bzw. ein bewusst ausgeführter Neustart eines Steuergerätes ist bei Bedarf möglich, ohne dass dies der wei¬ tere Kommunikationsteilnehmer realisiert. Auch die Ausfallsicherheit der Steuergeräte bzw. der Kommuni¬ kationsverbindung im Fahrzeug wird erhöht, da kurzzeitige Fehler in einem Steuergerät im idealen Fall für das Netzwerk und damit für weitere Kommunikationsteilnehmer unsichtbar bleiben. Auch können Stromschwankungen von Steuergeräten an das SchnittStellenelement kompensiert werden, da das Schnitt¬ stellenelement über das Netzwerk mit Energie versorgt werden kann und nicht auf die Energieversorgung durch ein angebundenes Steuergerät zurückgreifen muss. Die normalerweise für Ethernet-Anwendungen benötigte Zeit zum Start des SchnittStellenelementes und der Aushandlung von Übertragungsgeschwindigkeit kann somit von regelmäßig mehre¬ ren Sekunden reduziert werden, so dass auch im Wesentlichen herkömmliche Ethernet-Technologie im Fahrzeug eingesetzt wer- den kann.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Steuergerät für ein Fahrzeug;
Figur 2 eine schematische Darstellung der Kommunikations¬ verbindung zwischen zwei Steuergeräten gemäß der vorliegenden Erfindung und
Figur 3 eine exemplarische Ausgestaltung eines Steuergerä¬ tes mit weiterem Schaltelement gemäß der vorliegen den Erfindung. Weiter Bezug nehmend auf Figur 2 wird eine schematische Dar¬ stellung der Kommunikationsverbindung zwischen zwei Steuergeräten gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Figur 2 zeigt die schematische Verbindung von zwei Steuerge¬ räten 2, welche jeweils über einen MikroController 8 sowie integrierten Media-Access-Controller 6 verfügen. Die Steuergeräte 2 weisen jeweils ein SchnittStellenelement 4 auf, wel¬ che unter Verwendung einer Datenleitung 12 untereinander ver- bunden sind. Das rechte Steuergerät 2 ist dabei aktiv, wäh¬ rend das linke Steuergerät 2 inaktiv ist. Da das linke
SchnittStellenelement 4 (wie auch das rechte) an zwei (paral¬ lele) Energiequellen angeschlossen ist, kann das Schnittstellenelement 4 auch auf zwei unterschiedlichen Wegen mit Ener- gie versorgt werden. Eine Energiequelle 10a ist dabei das linke Steuergerät 2, eine weitere Energiequelle 10b ist die Energie, die über die Datenleitung 12 bereitgestellt wird. Da das linke Steuergerät 2 inaktiv ist, ist Energiequelle 10a ebenfalls inaktiv. Das linke SchnittStellenelement 4 ist je- doch trotzdem aktiv und mit Energie versorgt, durch die Ener¬ gie, die unter Verwendung der Energiequelle 10b von der Da¬ tenleitung bereitgestellt wird. Somit ist noch immer zwischen den SchnittStellenelementen 4 eine Kommunikationsverbindung über Datenleitung 12 aufgebaut, obwohl das linke Steuergerät 2 selbst inaktiv ist. Bei einem Neustart des linken Steuerge¬ rätes 2 kann dieses mit dem rechten Steuergerät 2 und weite¬ ren Kommunikationsteilnehmern unter Verwendung des Schnittstellenelementes 4 im Wesentlichen unmittelbar kommunizieren, ohne dass die Datenverbindung über Datenleitung 12 neu ausge- handelt werden muss. Auch erhält das rechte Steuergerät 2 im Wesentlichen keine Information davon, dass das linke Steuergerät ausgeschaltet ist bzw. ist dies für das rechte Steuer¬ gerät ohne Relevanz . Weiter Bezug nehmend auf Figur 3 wird eine exemplarische Aus¬ gestaltung eines Steuergerätes mit weiterem Schaltelement ge¬ mäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Schaltelement 16. Dieses ist schematisch außerhalb des Steuergerätes ange¬ ordnet, was jedoch nicht einschränkend auf eine konkrete Imp- lementierung hinweisen soll. SchnittStellenelement 4 kann so¬ wohl von Energiequelle 10a des Steuergerätes 2 als auch von Energiequelle 10b über Datenleitung 12 versorgt werden.
Schaltelement 16 kann dabei exemplarisch die Funktion eines Powerswitches bzw. eines Spannungsreglers übernehmen, somit eine gewisse Logik aufweisen, derart dass das Schaltelement 16 aktiv auswählt, welche Energiequelle 10a, 10b verwendet wird, oder aber es kann passiv ausgebildet sein und im We¬ sentlichen die eintreffenden Energiequellen 10a, b parallel an das SchnittStellenelement 4 weitergegeben. Somit ist si- chergestellt , falls zumindest eine Energiequelle 10a, b aktiv ist, dass auch das SchnittStellenelement 4 mit Energie ver¬ sorgt wird. Energiequelle 10b über Datenleitung 12 muss dabei nicht zwingend von einem Schaltelement 16 eines weiteres Steuergerätes 2 stammen, kann aber derart bereitgestellt wer- den.
Vielmehr ist es möglich, ein Datennetzwerk im Fahrzeug vorzusehen, das über geeignete Vorrichtungen die Datenleitung (en) 12 an sich als Energiequelle (n) bereitstellt. Somit kann bei- spielsweise an einem zentralen oder an mehreren verteilten
Orten im Fahrzeug eine Einkopplung von Energie in die Datenleitungen 12 erfolgen, darüber im Fahrzeug verteilt und mittels Schaltelementen 16 bzw. an SchnittStellenelemente 4 be¬ reitgestellt werden. Prinzipiell auch denkbar ist die aus- schließliche Energieversorgung von Steuergeräten über die Datenleitungen 12, wobei beispielsweise dann je Steuergerät zu¬ mindest zwei SchnittStellenelemente vorgesehen sein können. Eine Einkopplung von Energie unter Verwendung des Schaltelementes 16 in die Datenleitung 12, ausgehend von Steuergerät 2 als Energiequelle für das Schaltelement 16, ist ebenfalls denkbar und in Figur 3 mit Pfeilen am Übergang der Leitungen der Energiequelle 10b in die Datenleitung 12 angedeutet. Gemäß der Ausgestaltung nach Figur 3 wird Schaltelement 16 vorgesehen, welches wie zuvor beschrieben auch einen Spannungsregler aufweisen mag, der z. B. eine 12 V-Spannung eines Steuergerätes in eine für das SchnittStellenelement 4 geeig¬ nete Spannung von beispielsweise 3,3 V transformieren kann. Schaltelement 16 weist exemplarisch zwei Eingänge sowie einen Ausgang auf, wobei einer der Eingänge weiterhin auch ein Ausgang zur Datenleitung 12 sein kann. Eine weitere mögliche Ausgestaltung für einen Spannungsregler im Schaltelement 16 kann die Umsetzung einer ersten Spannung von z. B. 12 V bzw. 5 V, welche über Datenleitung 12 eintrifft, in eine für das SchnittStellenelement 4 benötigte zweite Spannung, zum Bei¬ spiel 3,3 V, sein. Auch mag Schaltelement 16 eine Spannung des Steuergerätes 2, beispielsweise 12 V, in die Spannung der Datenleitung 12, z. B. 5 V, umwandeln. Schaltelement 16 kann im Weiteren ein Energiespeicherelement, beispielsweise einen Kondensator aufweisen, so dass Umschalt zeiten vermindert werden können, welche gegebenenfalls in einer NichtVersorgung des SchnittStellenelementes 4 mit Energie resultieren können, wodurch dieses schlimmstenfalls kurzfristig abschaltet, damit die Kommunikationsverbindung verliert, wodurch der Link wieder neu aufgebaut werden muss. Nachfolgend wird ein Szenario nach einem Systemstart und da¬ mit einem Neustart aller Steuergeräte beschrieben. Die Steu¬ ergeräte werden neu gestartet, wobei sämtliche Elemente der Steuergeräte wie beispielsweise Mikrocontroller 8, Media- Access-Controller 6 und SchnittStellenelement 4 (neu) mit Energie versorgt werden. Der Media-Access-Controller 6 eines Steuergerätes 2 kann das SchnittStellenelement 4 befragen, ob dieses gestartet ist und zum Beispiel einen aktiven Link be¬ sitzt. Dies mag eine herkömmliche Funktion eines bekannten Ethernet-SchnittStellenelementes 4, wie beispielsweise eines Ethernet-PHY, sein. Im Falle, dass das SchnittStellenelement 4 keine Antwort an den Media-Access-Controller 6 bereitstellt, mag sich in einem Fehlerzustand befinden. Durch das zwischen Steuergerät 2 und SchnittStellenelement 4 angeordnete Schaltelement 16 kann nun SchnittStellenelement 4 eingeschaltet werden, bzw. das Steu¬ ergerät 2 wartet noch, bis das SchnittStellenelement 4 konfi¬ guriert ist und somit einen Link zwischen dem SchnittStellenelement 4 und einem weiteren SchnittStellenelement aufgebaut hat. Nun können sich die an der Kommunikation beteiligten Kommunikationsteilnehmer bzw. Steuergeräte wechselseitig mit Energie versorgen, die über Datenleitung 12 übertragen wird. Falls Schaltelement 16 derart ausgebildet ist, so dass es ak¬ tiv eine Energiequelle 10a, b auswählt, so kann nun das
Schaltelement 16 auf Energiequelle 10b umschalten, so dass das SchnittStellenelement 4 unabhängig vom Steuergerät 2 mit Energie versorgt wird. Dadurch ist die Energieversorgung des SchnittStellenelementes 4 vom Steuergerät 2 entkoppelt.
Nun könnte das Steuergerät 2 auch inaktiviert werden, um bei- spielsweise Strom zu sparen, einen Fehler zu beseitigen etc., während die Kommunikationsverbindung zwischen Schnittstellenelement 4 und einem weiteren SchnittStellenelement aktiv bleibt. Bei einem Neustart eines bereits bestehenden Kommuni¬ kationslinks wird das Steuergerät neu gestartet, wobei seine Elemente mit Energie versorgt werden. Der Media-Access-Con¬ troller 6 fragt nun das SchnittStellenelement 4, ob dieses gestartet ist. Da das SchnittStellenelement 4 trotz des Neu¬ starts des angebundenen Steuergerätes 2 aktiv blieb, kann es dem Media-Access-Controller 6 unmittelbar antworten, dass sein Link aktiv ist. Hieraus schließt der Media-Access-Controller 6, dass das SchnittStellenelement 4 aktiv und konfi¬ guriert ist, so dass eine Kommunikation zwischen Schnittstel¬ lenelement 4 und Media-Access-Controller 6 unmittelbar möglich ist. Die AufStartzeit des SchnittStellenelementes 4 und dessen Konfigurationszeit kann somit reduziert bzw. vollstän¬ dig eingespart werden. Im Falle, dass SchnittStellenelement 4 über Datenleitung 12 mit Energie versorgt wird und die Energie auf Datenleitung 12 unterbrochen wird, kann beispielsweise über eine geeignete Detektionsschaltung im Schaltelement 16 auf die Energiequelle 10a des Steuergerätes 2 umgeschaltet werden, welche Umschal- tung durch einen Energiespeicher in Element 16, z. B. den zuvor erwähnten Kondensator, gepuffert werden mag. Nach dem Umschalten von Energiequelle 10b auf Energiequelle 10a wird das SchnittStellenelement 4 wieder von Steuergerät 2 mit Energie versorgt, musste zwischenzeitlich allerdings nicht neu konfi¬ guriert werden.

Claims

Steuergerät (2) für ein Fahrzeug, aufweisend
ein SchnittStellenelement (4) zur Anbindung des Steu¬ ergerätes (2) an ein physikalisches Daten-Übertra¬ gungsmedium (12);
wobei an das SchnittStellenelement (4) Energie unter Verwendung des physikalischen Daten-Übertragungsmediums (12) übertragbar ist;
wobei das SchnittStellenelement (4) eingerichtet ist, unter Verwendung der durch das physikalische Daten- Übertragungsmedium (12) übertragenen Energie versorgbar zu sein, so dass die Funktionalität des SchnittStellen¬ elementes (4), die Aufrechterhaltung einer Verbindung (LINK) zur Übertragung von Daten über das physikalische Daten-Übertragungsmedium (12), im Falle, dass sich das Steuergerät (4) in einem inaktiven bzw. nicht mit Energie versorgten Zustand befindet, erhalten bleibt.
Steuergerät gemäß Anspruch 1, wobei das SchnittStellenelement (4) ausgebildet ist als ein „physical transcei- ver" (PHY) , insbesondere Ethernet-PHY .
Steuergerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das physika¬ lische Daten-Übertragungsmedium (12) als ein kabelgebundenes Daten-Übertragungsmedium gemäß Ethernet-Spezifika- tion und/oder als ein LAN-Datenkabel ausgebildet ist.
Steuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Energie an das SchnittStellenelement (4) unter Verwen¬ dung des „Power over Ethernet"-Standards (PoE) erfolgt.
Steuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das SchnittStellenelement (4) ausgebildet ist als ein dis¬ kretes elektronisches Bauelement oder funktional integ¬ riert /zusammengefasst ist in/mit weitere (n) elektroni¬ schein) Bauelemente (n) des Steuergerätes (2). Steuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Start, Neustart bzw. Reinitialisierung des Steuergerätes (2) die Funktion des SchnittStellenelementes (4), insbe¬ sondere eine hergestellte Verbindung über das physikali¬ sche Daten-Übertragungsmedium (12), nicht beeinträchtigt .
Steuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Start, Neustart bzw. Reinitialisierung des Steuergerätes keinen Start, Neustart bzw. Reinitialisierung des
SchnittStellenelementes (4) hervorruft.
Steuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Energie zur Versorgung des SchnittStellenelementes (4) vom Steuergerät (2) und/oder unter Verwendung des physikalischen Daten-Übertragungsmediums (12) bereitstellbar ist .
Steuergerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin aufweisend ein Schaltelement (16),
wobei das Schaltelement (16) eingerichtet ist sowohl vom Steuergerät (2) als auch vom physikalischen Daten-Übertragungsmedium (12) Energie zum Betrieb des Schnittstel¬ lenelementes (4) zu erhalten und
wobei das Schaltelement (16) eingerichtet ist, dem
SchnittStellenelement (4) aus zumindest einer Quelle (10, 10a, 10b) von Steuergerät (2) und physikalischem Daten-Übertragungsmedium (12) Energie bereitzustellen, so dass ein Betrieb des SchnittStellenelementes (4) auch für den Fall sichergestellt ist, dass nur eine Quelle Energie bereitstellt,
insbesondere wobei das Schaltelement (16) eingerichtet ist, Energie vom Steuergerät (2) an das physikalische Daten-Übertragungsmedium (12) bereitzustellen, für die Versorgung von zumindest einem entfernten Steuergerät (2y), das an das Steuergerät (2) unter Verwendung des physikalischen Daten-Ubertragungsmediums (12) angebunden ist .
Fahrzeug mit einem Steuergerät (2) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere mit zumindest zwei Steuergeräten (2) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, die unter Verwendung eines physika¬ lischen Daten-Übertragungsmediums (12) gekoppelt sind.
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