DE102006005098A1

DE102006005098A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Verbrauchers eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Warnblinkanlage

Info

Publication number: DE102006005098A1
Application number: DE102006005098A
Authority: DE
Inventors: Horst-Dieter Valentini; Andreas Klinkig; Niels Dr. Hoppe
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-02-04
Filing date: 2006-02-04
Publication date: 2007-08-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Verbrauchers (7) eines Kraftfahrzeugs, der über mehrere zu synchronisierende Steuergeräte (1-6) angesteuert wird, wobei die Steuergeräte (1-6) über ein Netzwerk (N1, N2, N3, 8) miteinander gekoppelt sind und wobei das Kraftfahrzeug einen ersten Betriebszustand besitzt, bei dem elektrische Energie zum Betrieb der Steuergeräte (1-6) und des Netzwerks (N1, N2, N3, 8) erzeugt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gibt im ersten Betriebszustand ein Hauptsteuergerät (1) den weiteren Steuergeräten (2-6) einen Referenztakt vor und die weiteren Steuergeräte (2-6) bestimmen jeweils, welcher Takt eines eigenen Taktgenerators dem Referenztakt entspricht. Im zweiten Betriebszustand wird während eines Zeitintervalls das Netzwerk (N1, N2, N3, 8) in einen Ruhezustand versetzt und die Steuergeräte (1-6) steuern den Verbraucher (7) jeweils mit dem im ersten Betriebszustand bestimmten Takt, der dem Referenztakt entspricht. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Verbrauchers eines Kraftfahrzeugs, der über mehrere zu synchronisierende Steuergeräte angesteuert wird, wobei die Steuergeräte über ein Netzwerk miteinander gekoppelt sind und wobei das Kraftfahrzeug einen ersten Betriebszustand besitzt, bei dem elektrische Energie zum Betrieb der Steuergeräte erzeugt wird, und einen zweiten Betriebszustand besitzt, bei dem keine elektrische Energie zum Betrieb der Steuergeräte erzeugt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung, die mehrere zu synchronisierende Steuergeräte mit jeweils einem Taktgenerator und ein Netzwerk, über das die Steuergeräte miteinander gekoppelt sind, umfasst. Bei dem Verbraucher handelt es sich insbesondere um die Warnblinkanlage des Kraftfahrzeugs.
An der Steuerung der Warnblinkanlage in modernen Kraftfahrzeugen sind eine Vielzahl von Steuergeräten beteiligt, die zum Teil an mehreren Netzwerken angeschlossen sind. Die Netzwerke wiederum können zu einem übergeordneten Netzwerk miteinander gekoppelt sein. Jedes der Steuergeräte ist für die Steuerung der Warnblinkanlage notwendig. Dabei ist es erforderlich die Steuergeräte miteinander zu synchronisieren, da die Toleranzen der Taktgeneratoren in den Steuergeräten unterschiedlich sind. Bei laufendem Motor, d.h. wenn fortwährend über die Lichtmaschine elektrische Energie bereitgestellt wird, ist die Synchronisierung der Steuergeräte unproblematisch, da das Netzwerk in einem aktiven Zustand ist und die Steuergeräte ausreichend häufig Synchronisationssignale miteinander austauschen können.
Wird der Motor nun abgeschaltet, wird nicht mehr fortwährend elektrische Energie zum Betrieb der Steuergeräte bereitgestellt. Vielmehr wird die Batterie, welche eine begrenzte Energiemenge für den Betrieb von Verbrauchern bei abgeschaltetem Motor bereithält, belastet. Im abgeschalteten Zustand des Motors sollte der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs daher so gering wie möglich sein, um zu gewährleisten, dass der Motor jederzeit wieder gestartet werden kann. Falls die Warnblinkanlage bei ausgeschaltetem Motor des Kraftfahrzeugs eingeschaltet ist, ergibt sich das Problem, dass die für den Betrieb der Warnblinkanlage erforderlichen Steuergeräte weiterhin synchronisiert werden müssen. Aus diesem Grund wird das Netzwerk, über welches die für den Betrieb der Warnblinkanlage erforderlichen Steuergeräte gekoppelt sind, auch dann aktiv gehalten, wenn der Motor abgeschaltet ist, um eine Synchronisierung der Steuergerät zu ermöglichen. Ferner ist es möglich das Netzwerk innerhalb kurzer Zeitintervalle, von z.B. einer Minute, kurz für z.B. fünf Sekunden zu aktivieren, um die Synchronisierung der Steuergeräte zu ermöglichen. Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass bei einem aktiven Netzwerk nicht nur die Steuergeräte für die Warnblinkanlage, sondern auch alle an das Netzwerk angeschlossene Steuergeräte Energie verbrauchen, d.h. auch solche, die an dem Betrieb der Warnblinkanlage gar nicht beteiligt sind. Dies führt dazu, dass ein Kraftfahrzeug mit eingeschalteter Warnblinkanlage bereits nach ein paar Stunden nicht mehr gestartet werden kann, da die Batterie entladen worden ist.
Wenn man das Netzwerk bei ausgeschaltetem Motor dauerhaft in einen Ruhezustand versetzt, führen die Toleranzen der Taktgeneratoren der Steuergeräte für die Warnblinkanlage dazu, dass die Blinktakte auseinander laufen und ein synchrones Blinken schon innerhalb kurzer Zeit nicht mehr zu erkennen ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche einen Verbraucher so steuern, dass in einem Betriebszustand, bei dem keine elektrische Energie zum Betrieb der Steuergeräte erzeugt wird, so wenig Energie wie möglich verbraucht wird. Gleichzeitig sollte jedoch auch in diesem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs gewährleistet sein, dass die Steuergeräte so gut wie möglich synchronisiert sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gibt im ersten Betriebszustand ein Hauptsteuergerät den weiteren Steuergeräten einen Referenztakt vor und die weiteren Steuergeräte bestimmen jeweils, welcher Takt eines eigenen Taktgenerators dem Referenztakt entspricht. Im zweiten Betriebszustand wird zumindest während eines Zeitintervalls das Netzwerk in einen Ruhezustand versetzt und die Steuergeräte steuern den Verbraucher jeweils mit dem im ersten Betriebszustand bestimmten Takt, der dem Referenztakt entspricht.
Bei dem ersten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs wird elektrische Energie zum Betrieb der Steuergeräte erzeugt. Dies ist normalerweise der Zustand eines Kraftfahrzeugs mit laufendem Motor, über den eine Lichtmaschine angetrieben wird, welche die Batterie des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt. Die Batterie wiederum stellt die Energie für den Betrieb des Netzwerks und der Steuergeräte bereit. Wird der Motor abgeschaltet, kann die Batterie zwar weiterhin Energie für verschiedene Fahrzeugfunktionen bereitstellen, die auch dann erforderlich sind, wenn das Kraftfahrzeug nicht benutzt wird, jedoch wird die Batterie in diesem Zustand nicht über die Lichtmaschine wieder aufgeladen. Falls somit zu viele Verbraucher von der Batterie mit Energie versorgt werden, ergibt sich das Problem, dass diese entladen wird, so dass das Kraftfahrzeug gegebenenfalls nicht mehr gestartet werden kann. Erfindungsgemäß wird in diesem Ruhezustand des Kraftfahrzeugs das Netzwerk so lange wie möglich in einen Energie sparenden Ruhezustand versetzt. Um weiterhin synchronisierte Steuergeräte für die Steuerung des Verbrauchers zu erhalten, ermittelt jedes Steuergerät bevor das Fahrzeug in den Ruhezustand versetzt worden ist, die Abweichung des eigenen Taktgenerators von dem Taktgenerator des Hauptsteuergeräts für den Verbraucher. Dieser gibt einen Referenztakt von beispielsweise einer bestimmten Frequenz vor. Die weiteren Steuergeräte können dann bestimmen, welche Abweichung auftritt, wenn der eigene Taktgenerator ein Signal mit einer solchen Frequenz erzeugt. Hierfür messen die weiteren Steuergeräte den Referenztakt und vergleichen ihn mit einem eigenen entsprechenden Takt. Hieraus können die Steuergeräte dann einen Takt errechnen, der dem Referenztakt entspricht und der für die Steuerung des Verbrauchers verwendet wird, wenn das Kraftfahrzeug in den Ruhezustand versetzt worden ist und eine Synchronisation der Steuergeräte über das Netzwerk, zumindest während eines Zeitintervalls, ausgesetzt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, verschiedenste Einflussfaktoren, welche zu einer Asynchronizität der Steuergeräte führen können, zu kompensieren. Hierzu zählen Abweichungen der Resonatorgenauigkeit, Toleranzen in der Frequenz und Alterungserscheinungen. Der Energieverbrauch im Ruhezustand des Kraftfahrzeugs beim Betrieb des Verbrauchers kann hierdurch erheblich reduziert werden, wodurch längere Standzeiten des Kraftfahrzeugs gewährleistet werden können. Insbesondere wird gewährleistet, dass das Fahrzeug auch nach einer längeren Standzeit noch gestartet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im zweiten Betriebszustand, d.h. im Ruhezustand des Kraftfahrzeugs, nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls das Netzwerk in einen Aktivzustand versetzt, woraufhin die Steuergeräte synchronisiert werden. Danach wird das Netzwerk wieder in den Ruhezustand versetzt. Das Netzwerk wird somit nach Ablauf des Zeitintervalls kurzfristig zur Synchronisierung der Steuergeräte aktiviert. Um den Energieverbrauch im zweiten Betriebszustand zu minimieren, sollte das Zeitintervall solange wie möglich sein. Bei der Steuerung einer Warnblinkanlage konnte erreicht werden, dass das Zeitintervall in einem Bereich von zwei Minuten bis 15 Minuten, insbesondere in einem Bereich von fünf Minuten bis 10 Minuten liegt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern eines Verbrauchers eines Kraftfahrzeugs umfasst mehrere zu synchronisierende Steuergeräte mit jeweils einem Taktgenerator und ein Netzwerk, über das die Steuergeräte miteinander gekoppelt sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Betriebszustand mit einem Hauptsteuergerät den weiteren Steuergeräten ein Referenztakt übertragbar ist, die weiteren Steuergeräte eine Einrichtung umfassen, mit welcher in dem ersten Betriebszustand bestimmbar ist, welcher Takt des eigenen Taktgenerators dem Referenztakt entspricht, und in dem zweiten Betriebszustand zumindest während eines Zeitintervalls, in dem sich das Netzwerk in einem Ruhezustand befindet, der Verbraucher durch die Steuergeräte jeweils mit dem bestimmten Takt, der dem Referenztakt entspricht, steuerbar ist. Bei dem Verbraucher handelt es sich insbesondere um eine Warnblinkanlage.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug zu der Zeichnung erläutert. Die Figur zeigt schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Das Ausführungsbeispiel betrifft die Steuerung einer Warnblinkanlage eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung kann jedoch auch in Verbindung mit anderen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, insbesondere solchen, die auch bei ausgeschaltetem Motor des Kraftfahrzeugs betrieben werden sollen.
Die Warnblinkanlage 7 umfasst einen Verbraucher, der üblicherweise die Lichtquellen der zumindest vier Fahrtrichtungsanzeiger des Kraftfahrzeugs umfasst. Zum Betrieb der Warnblinkanlage 7 sind insgesamt sechs Steuergeräte 1 bis 6 erforderlich, die über die Netzwerke N1, N2 und N3 sowie das Gateway 8 miteinander verbunden sind. Die Netzwerke sind insbesondere Bussysteme des Fahrzeugs, unter anderem z.B. der CAN-Bus.
Bei der Steuerung der Warnblinkanlage 7 ist zwischen einem ersten Betriebszustand, in welchem der Motor eingeschaltet ist und über die Lichtmaschine die Batterie aufgeladen wird, und einem zweiten Betriebszustand bei ausgeschaltetem Motor, bei dem die Batterie nicht aufgeladen wird, zu unterscheiden.
Im ersten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs werden die Steuergeräte 1 bis 6 über die Netzwerke N1 bis N3 und das Gateway 8 synchronisiert, so dass ein synchrones Blinken der Fahrtrichtungsanzeiger angesteuert werden kann. Von einem Hauptsteuergerät 1, dem sog. Blinkmaster, wird ein Referenztakt von ca. fünf bis 10 Sekunden vorgegeben und über die Netzwerke N1 bis N3 den weiteren Steuergeräten 2 bis 6 zur Verfügung gestellt. Dieser Referenztakt ist unabhängig von dem Blinkvorgang im Fahrzeug. Der Referenztakt wird von den weiteren Steuergeräten 2 bis 6, den sog. Blinkslaves, ausgemessen. Aus den hierdurch berechneten Zeiten kann jeweils der eigene Taktgenerator der Steuergeräte 2 bis 6 mit dem Zustand des Taktgenerators des Hauptsteuergeräts 1 abgeglichen werden. Jedes der weiteren Steuergeräte 2 bis 6 kann somit Abweichungen des eigenen Taktgenerators von dem Taktgenerator des Hauptsteuergeräts 1 feststellen und hieraus einen Takt berechnen, der dem Referenztakt entspricht.
Wird nun das Kraftfahrzeug in den zweiten Betriebszustand versetzt, sollte die Warnblinkanlage so Energie sparend wie möglich betrieben werden. Aus diesem Grund werden die Netzwerke N1 bis N3 für ein möglichst langes Zeitintervall in einen Ruhezustand versetzt, in dem die Steuergeräte 1 bis 6 nicht miteinander kommunizieren können. Es ist jedoch weiterhin möglich, dass die einzelnen Steuergeräte 1 bis 6 die Warnblinkanlage 7 ansteuern, nur eine Synchronisation der Steuergerät 1 bis 6 ist nicht mehr möglich. In diesem Betriebszustand steuern die Steuergeräte 1 bis 6 die Warnblinkanlage 7 mit dem zuvor bestimmten Takt, der dem Referenztakt entspricht. Etwaige Abweichungen der jeweiligen Taktgeneratoren, z.B. aufgrund von Resonatorungenauigkeiten, Toleranzen in der Frequenz, Alterungserscheinungen oder Umgebungstemperaturen können hierdurch kompensiert werden. Auf diese Weise kann die Synchronizität der Steuergeräte 1 bis 6 auch ohne eine Synchronisierung über ein Zeitintervall aufrecht erhalten werden, das z.B. in einem Bereich von zwei Minuten bis 15 Minuten liegt, bevorzugt wird das Zeitintervall in einem Bereich von fünf Minuten bis 10 Minuten gewählt. Bei einem solchen Zeitintervall ist ein synchrones Blinken der Fahrtrichtungsanzeiger der Warnblinkanlage erkennbar und gleichzeitig der Energieverbrauch relativ gering.
Nach Ablauf des Zeitintervalls werden die Netzwerk N1 bis N3 kurzzeitig aktiviert und die Steuergeräte 1 bis 6 werden wieder über eine Kommunikation über die Netzwerke N1 bis N3 synchronisiert. Danach werden die Netzwerke N1 bis N3 wieder in einen Ruhezustand versetzt und die Steuerung der Warnblinkanlage 7 erfolgt mit dem Referenztakt.

1: Hauptsteuergerät
2 bis 6: weitere Steuergeräte
7: Warnblinkanlage
8: Gateway
N1 bis N3: Netzwerke

Claims

Verfahren zum Steuern eines Verbrauchers (7) eines Kraftfahrzeugs, der über mehrere zu synchronisierende Steuergeräte (1-6) angesteuert wird, wobei die Steuergeräte (1-6) über ein Netzwerk (N1, N2, N3, 8) miteinander gekoppelt sind und wobei das Kraftfahrzeug einen ersten Betriebszustand besitzt, bei dem elektrische Energie zum Betrieb der Steuergeräte (1-6) und des Netzwerks (N1, N2, N3, 8) erzeugt wird und einen zweiten Betriebszustand besitzt, bei dem keine elektrische Energie zum Betrieb der Steuergeräte (1-6) und des Netzwerks (N1, N2, N3, 8) erzeugt wird, bei dem im ersten Betriebszustand: – ein Hauptsteuergerät (1) den weiteren Steuergeräten (2-6) einen Referenztakt vorgibt, – die weiteren Steuergeräte (2-6) jeweils bestimmen, welcher Takt eines eigenen Taktgenerators dem Referenztakt entspricht, und im zweiten Betriebszustand: – zumindest während eines Zeitintervalls das Netzwerk (N1, N2, N3, 8) in einen Ruhezustand versetzt wird und die Steuergeräte (1-6) den Verbraucher (7) jeweils mit dem im ersten Betriebszustand bestimmten Takt steuern, der dem Referenztakt entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebszustand nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls das Netzwerk (N1, N2, N3, 8) in einen Aktivzustand versetzt wird, die Steuergeräte (1-6) synchronisiert werden und danach das Netzwerk (N1, N2, N3, 8) wieder in den Ruhezustand versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall in einem Bereich von zwei Minuten bis fünf Minuten liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall in einem Bereich von fünf Minuten bis 10 Minuten liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher eine Warnblinkanlage (7) ist.
Vorrichtung zum Steuern eines Verbrauchers (7) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung mehrere zu synchronisierende Steuergeräte (1-6) mit jeweils einem Taktgenerator und ein Netzwerk (N1, N2, N3, 8), über das die Steuergeräte (1-6) miteinander gekoppelt sind, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – in einem ersten Betriebszustand, bei dem elektrische Energie zum Betrieb der Steuergeräte (1-6) und des Netzwerks (N1, N2, N3, 8) erzeugt wird, mit einem Hauptsteuergerät (1) den weiteren Steuergeräten (2-6) ein Referenztakt übertragbar ist, – die weiteren Steuergeräte (2-6) eine Einrichtung umfassen, mit welcher in dem ersten Betriebszustand bestimmbar ist, welcher Takt des eigenen Taktgenerators dem Referenztakt entspricht und – in einem zweiten Betriebszustand, bei dem keine elektrische Energie zum Betrieb der Steuergeräte (2-6) und des Netzwerks (N1, N2, N3, 8) erzeugt wird, zumindest während eines Zeitintervalls, in dem sich das Netzwerk (N1, N2, N3, 8) in einem Ruhezustand befindet, der Verbraucher (7) durch die Steuergeräte (1-6) jeweils mit dem bestimmten Takt, der dem Referenztakt entspricht, steuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher eine Warnblinkanlage (7) ist.