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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuergerät, insbesondere ein Fahrzeuggetriebesteuergerät, mit mehreren I/O-Ports und einem Funktionsmodul, welches zur Informationsverarbeitung und zur Kommunikation mit externen Geräten mittels jeweils eines Kommunikationskanals, der über je einen der I/O-Ports verläuft, ausgeführt ist.
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Derartige Fahrzeugsteuergeräte sind im Fahrzeugbau bekannt. Sie dienen insbesondere zur Ansteuerung (Steuerung oder Regelung) von Aggregaten eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Fahrzeuggetriebes oder eines Fahrzeugantriebsmotors. Hierzu ist das Fahrzeugsteuergerät mit externen Geräten, wie insbesondere Sensoren und/oder Aktoren und/oder den Aggregaten des Fahrzeugs gekoppelt. Innerhalb des Funktionsmoduls werden Informationen, welche dem Funktionsmodul zugeführt werden, verarbeitet und entsprechende Ausgangssignale mittels der Kommunikationskanäle über die I/O-Ports des Steuergeräts an die externen Geräte ausgegeben. Die Ausgangssignale können insbesondere Ansteuersignale oder Statussignale sein. Ein derartiges Fahrzeugsteuergerät ist beispielsweise der
DE 10 2004 016 227 A1 entnehmbar. Die
DE 103 59 875 A1 zeigt ein Netzwerk derartiger Fahrzeugsteuergeräte.
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Nachteilig an den bisherigen Fahrzeugsteuergeräten ist es, dass der Kommunikationskanal, der zwischen dem Funktionsmodul und dem jeweiligen externen Gerät besteht, fest einem der I/O-Ports des Fahrzeugsteuergeräts zugeordnet ist. Die Zuordnung ist dabei an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst. Beispielsweise sind bei Fahrzeuggetriebesteuergeräten deren I/O-Ports sowohl an den jeweiligen Fahrzeuggetriebetyp, als auch an den jeweiligen Fahrzeugtyp bzw. den jeweiligen Fahrzeughersteller angepasst. Ein Austausch von Fahrzeugsteuergeräten, die für unterschiedliche Fahrzeugtypen, Aggregattypen oder Fahrzeughersteller vorgesehen sind, wird dadurch erschwert. Des weiteren ist ein Austausch der an die I/O-Ports angeschlossenen externen Geräte erschwert, da die Austauschgeräte wieder an genau den spezifisch zugeordneten I/O-Port angeschlossen werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Austauschbarkeit von Fahrzeugsteuergeräten und den daran angeschlossenen externen Geräten zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeugsteuergerät mit den Merkmalen des Hauptanspruchs erfüllt. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Demgemäß wird ein Fahrzeugsteuergerät vorgeschlagen, das zumindest über mehrere I/O-Ports sowie ein Funktionsmodul verfügt. Das Funktionsmodul ist zur Informationsverarbeitung und zur Kommunikation mit externen Geräten mittels jeweils eines Kommunikationskanals ausgeführt. Jeder Kommunikationskanal verläuft über einen der I/O-Ports. Dabei ist ein Zuordnungsmodul vorgesehen, mittels dessen eine Zuordnung zwischen dem Kommunikationskanal und dem von dem Kommunikationskanal genutzten I/O-Port erfolgt. Das Zuordnungsmodul legt daher fest, welcher der I/O-Ports von dem jeweiligen Kommunikationskanal, der zwischen Funktionsmodul und externem Gerät besteht, genutzt werden soll.
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Das Zuordnungsmodul ist durch Bedatung konfigurierbar ausgeführt. Dies bedeutet, dass das Zuordnungsmodul flexibel in Abhängigkeit seiner Bedatung eine Zuordnung zwischen Kommunikationskanal und jeweiligem I/O-Port vornimmt; diese Zuordnung ist dann auch durch Bedatung änderbar. Eine Reprogrammierung oder Neuinstallation der Software des Zuordnungsmoduls bzw. des Fahrzeugsteuergerätes ist dazu also nicht erforderlich. Die Konfiguration des Zuordnungsmoduls kann daher flexibel, beispielsweise an einem Produktionsband-Ende oder im Rahmen eines Kundendienstes bei eingebautem Fahrzeugsteuergerät, erfolgen. Hierdurch wird auch die Zeit zur Konfiguration des Zuordnungsmoduls reduziert, da keine Reprogrammierung oder Neuinstallation der Software des Zuordnungsmoduls erforderlich ist.
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Der Austausch der an die I/O-Ports angeschlossenen externen Geräte ist dadurch erleichtert, dass einfach ein freier I/O-Port des Fahrzeugsteuergerätes für das jeweilige Austauschgerät gewählt werden kann und dieser I/O-Port für den jeweiligen Kommunikationskanal zwischen Funktionsmodul und Austauschgerät mittels des Zuordnungsmodul flexibel konfiguriert bzw. freigeschaltet werden kann.
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Bei den externen Geräten handelt es sich insbesondere um Geräte, welche extern zu dem Fahrzeugsteuergerät angeordnet sind, wie beispielsweise Sensoren oder Aktoren oder anderer Aggregate des Fahrzeugs. Zwischen dem jeweiligen Gerät und dem Funktionsmodul besteht ein Kommunikationskanal, über welchen das Funktionsmodul und das Gerät kommunizieren. Dies kann insbesondere in der Form erfolgen, dass Signale von dem Gerät dem Funktionsmodul zugeführt werden (Eingangssignale), oder dass Signale von dem Funktionsmodul dem externen Gerät zugeführt werden (Ausgangssignale). Bei den Signalen kann es sich insbesondere um Ansteuerungssignale oder Statussignale oder Sensorsignale handeln. Die informationstechnische Koppelung zwischen externem Gerät und Funktionsmodul erfolgt über den jeweiligen I/O-Port. Über diesen wird somit der jeweilige Kommunikationskanal geführt. Im Zuordnungsmodul erfolgt die Festlegung, welche der I/O-Ports für den jeweiligen Kommunikationskanal genutzt wird. Mittels der Erfindung kann diese Zuordnung flexibel geändert werden.
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I/O-Ports, also Input-/Output-Ports, sind digitale oder analoge Ein- und/oder Ausgänge. Sie dienen vorzugsweise rein zum Ansteuern von Aktoren und Einlesen von Sensorsignalen, zum Beispiel zum Einschalten von Rückfahrleuchten, Einlesen eines temperaturabhängigen Spannungspegels eines Temperatursensors, Ansteuern von Magnetventilen, Einlesen von Tip-Signalen etc. Die Kommunikation zwischen Funktionsmodul und externem Gerät mittels des über den I/O-Port geführten Kommunikationskanal erfolgt dabei ohne eine spezielle Kodierung der ausgetauschten Informationen/Signale mit einem Kommunikationsprotokoll, wie beispielsweise dem SAE J3919-Protokoll. Die über einen solchen I/O-Port ausgetauschten Informationen werden daher stattdessen vorzugsweise durch entsprechende elektrische Spannungsniveaus oder elektrische Ströme oder Pulsweiten- oder Pulsfrequenzmodulationen von elektrischen Strömen/Spannungen, die an den I/O-Port angelegt werden, ausgedrückt.
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Vorzugsweise sind mehrere der I/O-Ports des Fahrzeugsteuergeräts als Eingangsschnittstellen vorgesehen. Über diese als Eingangsschnittstellen vorgesehenen I/O-Ports sind Eingangssignale dem Funktionsmodul zuführbar. Dabei ist ein Eingangs-Zuordnungsmodul vorgesehen, mittels dessen eine Zuordnung darüber erfolgt, welcher I/O-Port für welchen Eingangs-Kommunikationskanal genutzt werden soll, d.h. welcher I/O-Port mit welchem externem Gerät gekoppelt ist, um Eingangssignale von diesem externen Gerät zu empfangen und dem Funktionsmodul zuzuführen. Das Eingangs-Zuordnungsmodul ist, wie oben erläutert, per Bedatung konfigurierbar. Hierdurch kann flexibel ausgewählt werden, welche der I/O-Ports als Eingangsschnittstellen genutzt werden und für welchen der Eingangs-Kommunikationskanäle der einzelne I/O-Port als Eingangsschnittstelle genutzt wird.
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Der Eingangs-Kommunikationskanal dient dabei vorzugsweise zum Zuführen einer Wählvorrichtung-Position oder eines Herauf- oder Herunterschaltsignals (= Tip-Signale) oder eines Notfallschaltersignals oder eines Entlagenschaltersignals oder eines Abschleppbetriebsignals oder eines Anhängerbetriebsignals zu dem Funktionsmodul. Dementsprechend kommuniziert das Funktionsmodul über den jeweils durch das Eingangs-Zuordnungsmodul vorgesehenen I/O-Port mit einer Wählvorrichtung, beispielsweise eines automatischen Fahrzeuggetriebes, oder einem Notfallschalter oder einem Entlagenschalter oder einem Schalter zum Einlegen eines Abschleppbetriebs oder einem Schalter zum Einlegen eines Anhängerbetriebs.
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Vorzugsweise sind mehrere der I/O-Ports des Fahrzeugsteuergeräts als Ausgangsschnittstellen vorgesehen. Über diese als Ausgangsschnittstellen vorgesehenen I/O-Ports sind Ausgangssignale von dem Funktionsmodul abführbar. Dabei ist ein per Bedatung konfigurierbares Ausgangs-Zuordnungsmodul vorgesehen, mittels dessen eine Zuordnung darüber erfolgt, welcher I/O-Port für welchen Ausgangs-Kommunikationskanal genutzt werden soll, d.h. welcher I/O-Port mit welchem externem Gerät gekoppelt ist, um Ausgangssignale von dem Funktionsmodul an dieses externe Gerät auszugeben. Das Ausgangs-Zuordnungsmodul ist, wie oben erläutert, per Bedatung konfigurierbar. Somit kann mit dem Ausgangs-Zuordnungsmodul flexibel ausgewählt werden, welche der I/O-Ports als Ausgangsschnittstellen genutzt werden und für welchen der Ausgangs-Kommunikationskanäle der einzelne I/O-Port als Ausgangsschnittstelle genutzt wird.
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Bei den Ausgangssignalen handelt es sich insbesondere um Ansteuersignale oder Statussignale des Funktionsmoduls. Ansteuersignale dienen insbesondere um die externen Geräte mittels des Funktionsmoduls anzusteuern (d.h. zu regeln oder zu steuern). Ein Statussignal des Funktionsmoduls dient dazu, um einen Status des Funktionsmoduls oder des Fahrzeugsteuergeräts dem jeweiligen externen Gerät mitzuteilen. Das Funktionsmodul kann selbstverständlich weitere Arten von Ausgangssignalen an die externen Geräte ausgeben.
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Vorzugsweise ist zumindest einer der Ausgangs-Kommunikationskanäle zur Ansteuerung eines Magnetventils oder eines Bremslichtes oder eines Fahrzeugkühlgebläses durch das Funktionsmodul ausgeführt. Dementsprechend dient das jeweils ausgegebene Ausgangssignal zur Ansteuerung des Magnetventils oder des Bremslichtes oder des Fahrzeugkühlgebläses.
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Vorzugsweise sind die I/O-Ports als Hardware-Schnittstellen an dem Fahrzeugsteuergerät ausgeführt. Hierzu können die I/O-Ports insbesondere Kontakt-Pins oder Lötpads bilden. Mehrere derartiger Kontakt-Pins können zu einem Stecker oder einer Steckerbuchse zusammengefasst sein. Somit können mehrere der I/O-Ports des Fahrzeugsteuergeräts gleichzeitig mit externen Geräten gekoppelt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur, einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beispielhaft näher erläutert, aus welcher weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung entnehmbar sind.
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Die Figur zeigt in schematischer Darstellung einen Fahrzeugantriebsstrang in einer Draufsicht.
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Bei dem in 1 dargestellten Fahrzeugantriebsstrang handelt es sich insbesondere um einen Antriebsstrang eines Personenkraftwagens oder eines Lastkraftwagens. Die grundlegenden Bestandteile eines solchen Fahrzeugantriebsstranges sind bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.
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Der Fahrzeugantriebsstrang verfügt über einen Fahrzeugantriebsmotor 1, welcher zum Vortrieb des Fahrzeugs dient. Der Antriebsmotor 1 gibt hierzu ein Antriebsdrehmoment ab. Dieses Antriebsdrehmoment wird einem automatischen Fahrzeuggetriebe 2 zugeführt. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein automatisches Fahrzeuggetriebe, wie beispielsweise um ein Automatikgetriebe oder ein automatisiertes Schaltgetriebe. Das Fahrzeuggetriebe 2 ist mehrstufig ausgeführt. Somit können mehrere Übersetzungsstufen des Fahrzeuggetriebes 1 selektiv eingelegt werden. Dies erfolgt mittels Aktoren 3 des Fahrzeuggetriebes 1. Die Aktoren 3 werden von einem Fahrzeuggetriebesteuergerät 4 angesteuert (im regelungs- oder steuerungstechnischen Sinn). Hierzu ist das Fahrzeuggetriebesteuergerät 4 mit Sensoren 5, beispielsweise Drehzahlsensoren und/oder Temperatursensoren, gekoppelt.
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Des Weiteren ist eine Wählvorrichtung 6 vorgesehen. Mittels der Wählvorrichtung 6 kann dem Fahrzeuggetriebesteuergerät 4 ein Fahrprogramm durch einen Fahrzeugbediener, beispielsweise einen Fahrzeugfahrer, vorgegeben werden. Dies kann beispielsweise ein D-Fahrprogramm (D = „drive“), ein R-Fahrprogramm (R = „reverse“) oder ein Sport-Fahrprogramm sein. Mittels der Wählvorrichtung 6 kann alternativ oder zusätzlich durch den Fahrzeugbediener ein Heraufschalten oder ein Herunterschalten des Fahrzeuggetriebes 1 angefordert werden (Tip-Signale). Dies ist in der Figur durch das an der Wählvorrichtung 4 angegebene Plus-Zeichen und Minus-Zeichen angedeutet.
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Der Fahrzeugantriebsstrang verfügt des Weiteren über ein Bussystem 7. Das Fahrzeuggetriebesteuergerät 4 ist mit dem Bussystem 7 informationstechnisch gekoppelt. Somit kann es Informationen mit dem Bussystem 7 austauschen. Mit dem Bussystem 7 können weitere Fahrzeugsteuergeräte 8 informationstechnisch gekoppelt sein. Diese können jeweils zur Ansteuerung weiterer Fahrzeugaggregate, wie beispielsweise des Fahrzeugantriebsmotors 1 (Motorsteuergerät) oder einer Bremsanlage oder einer Beleuchtungseinrichtung des Fahrzeugs etc., dienen. Die Kommunikation innerhalb des Bussystems 7 bzw. zwischen dessen Teilnehmer, wie 4 und 8, erfolgt dabei durch Kodierung der entsprechenden Informationen/Signale mit einem speziellen Kommunikationsprotokoll, beispielsweise dem SAE J1939-Protokoll.
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Im Folgenden wird der nähere Aufbau des Fahrzeuggetriebesteuergerätes 4 erläutert. Dabei wird angemerkt, dass andere Fahrzeugsteuergeräte, wie beispielsweise das Fahrzeugsteuergerät 8, analog dazu ausgeführt sein können. Das Fahrzeuggetriebesteuergerät 4 verfügt über mehrere I/O-Ports 4a. Einige der I/O-Ports 4a dienen als Eingangsschnittstellen (in der Figur auf der linken Seite des Fahrzeuggetriebesteuergerätes 4 dargestellt) und einige andere der I/O-Ports 4a dienen als Ausgangsschnittstellen (in der Figur auf der rechten Seite des Fahrzeuggetriebesteuergerätes 4 dargestellt). Es können auch I/O-Ports 4a sowohl als Eingangsschnittstelle, als auch als Ausgangsschnittstelle dienen. Das Fahrzeuggetriebesteuergerät 4 verfügt des Weiteren über ein Funktionsmodul 4b, welches zur Informationsverarbeitung und zur Kommunikation mit Geräten, die extern des Fahrzeuggetriebesteuergerätes 4 angeordnet sind (= externe Geräte), ausgeführt ist. Bei diesen externen Geräten handelt es sich beispielsweise um die Sensoren 5, die Aktoren 3, der Wählvorrichtung 6 oder andere an dieser Stelle nicht explizit genannte oder gezeigte Bauteile des Fahrzeugs.
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Bei den I/O-Ports 4a handelt es sich jeweils insbesondere um Hardware-Schnittstellen, wie beispielsweise um Kontakt-Pins oder Lötpads, welche an dem Fahrzeuggetriebesteuergerät 4, ausgebildet sind. Das Fahrzeuggetriebesteuergerät 4 verfügt des Weiteren über eine Kommunikationsschnittstelle 4c für das Bussystem 7. Des Weiteren kann das Fahrzeuggetriebesteuergerät 4 über eine separate Applikationsschnittstelle 4d, welche auch als Diagnoseschnittstelle nutzbar ist, verfügen. Die Kommunikation über die die I/O-Ports des Fahrzeuggetriebesteuergerätes 4 erfolgt im Gegensatz zu der Kommunikation über die Kommunikationsschnittstelle 4c für das Bussystem 7 nicht mittels eines speziellen Kommunikationsprotokolls.
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Das Fahrzeuggetriebesteuergerät 4 verfügt auch über Zuordnungsmodule 4e, 4e‘, welche informationstechnisch zwischen dem Funktionsmodul 4b und den I/O-Ports 4a zwischengeschaltet sind. Hierbei ist ein Eingangs-Zuordnungsmodul 4e (linke Seite des Fahrzeuggetriebesteuergeräts 4), sowie ein Ausgangs-Zuordnungsmodul 4e‘ (rechte Seite des Fahrzeuggetriebesteuergeräts 4) vorgesehen. Das Fahrzeuggetriebesteuergerät 4 ist so ausgeführt, dass zumindest die Zuordnungsmodule 4e, 4e‘ über die Kommunikationsschnittstelle 4c und/oder die Applikationsschnittstelle 4d per Bedatung konfigurierbar sind. Eine Änderung oder Anpassung der Konfiguration der Zuordnungsmodule 4e, 4e‘ ist somit ohne eine Reprogrammierung oder Neuinstallation der Software des jeweiligen Zuordnungsmoduls 4e, 4e‘ beziehungsweise des Fahrzeuggetriebesteuergerätes 4 möglich.
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Die Kommunikation zwischen dem Funktionsmodul 4b mit dem jeweiligen externen Gerät 3, 5, 6 erfolgt über je einen Kommunikationskanal. Dieser stellt den Kommunikationspfad zwischen dem Funktionsmodul 4e, 4e‘ und dem jeweiligen externen Gerät 3, 5, 6 dar, das heißt den Weg, den die jeweils ausgetauschten Informationen/Signale nehmen. Durch die Zuordnungsmodule 4e, 4e‘ wird nun festgelegt, welche der I/O-Ports 4a für den jeweiligen Kommunikationskanal zwischen Funktionsmodul 4b und externem Gerät 3, 5, 6, genutzt werden soll. Mit anderen Worten erfolgt durch das Zuordnungsmodul 4e, 4e‘ eine Zuordnung zwischen dem Kommunikationskanal und dem jeweils genutzten I/O-Port 4a. Insbesondere ist dabei je Kommunikations-Kanal genau einer der I/O-Ports 4a vorgesehen, und umgekehrt. Der Kommunikationskanal kann hierbei als Simplex, Halbduplex oder Vollduplex ausgeführt sein.
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Im Detail erfolgt mittels des Eingangs-Zuordnungsmoduls 4e (linke Seite des Fahrzeuggetriebesteuergeräts 4) eine Zuordnung zwischen den Eingangs-Kommunikationskanälen und dem jeweils als Eingangsschnittstelle genutzten I/O-Port 4a. Dementsprechend ist das Ausgangs-Zuordnungsmodul 4e‘ (rechte Seite des Fahrzeuggetriebesteuergeräts 4) dazu vorgesehen, eine Zuordnung zwischen den Ausgangs-Kommunikationskanälen und dem jeweils als Ausgangsschnittstelle genutzten I/O-Port 4a vorzunehmen.
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Die Bedatung der Zuordnungsmodule 4e, 4e‘ erfolgt beispielsweise mittels eines externen Applikationsgerätes 9. Als Applikationsgerät 9 kann beispielsweise ein externer Computer mit entsprechender Applikationssoftware verwendet werden. Bei dem Applikationsgerät 9 handelt es sich beispielsweise um einen externen PC, einen Laptop, ein Tablet-PC, ein Smartphone etc.
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Dadurch, dass die Zuordnungsmodule 4e per Bedatung konfigurierbar sind, können einheitliche Fahrzeuggetriebesteuergeräte 4 in unterschiedlichen Fahrzeugumgebungen, wie beispielsweise für unterschiedliche Fahrzeuggetriebe 2 oder unterschiedlichen Fahrzeugtypen, eingesetzt werden.
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Es wird angemerkt, dass der hier beschriebene Aufbau des Fahrzeuggetriebesteuergerätes 4 mit Funktionsmodul 4e, I/O-Ports 4a und Zuordnungsmodul(en) 4e, 4e‘ auch auf andere Steuergeräte des Fahrzeugantriebsstrang bzw. des Fahrzeugs analog anwendbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugantriebsmotor
- 2
- Fahrzeuggetriebe
- 3
- Aktor
- 4
- Fahrzeuggetriebesteuergerät
- 4a
- I/O-Port
- 4b
- Funktionsmodul
- 4c
- Kommunikationsschnittstelle
- 4d
- Applikationsschnittstelle
- 4e, 4e‘
- Zuordnungsmodul
- 5
- Sensor
- 6
- Wählvorrichtung
- 7
- Bussystem
- 8
- Fahrzeugsteuergerät
- 9
- Applikationsgerät
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004016227 A1 [0002]
- DE 10359875 A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- SAE J3919-Protokoll [0010]
- SAE J1939-Protokoll [0022]
