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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems für ein Fahrzeug sowie ein korrespondierendes Kommunikationssystem.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zu Grunde liegt, ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems für ein Fahrzeug sowie ein korrespondierendes Kommunikationssystem zu schaffen, welches zu einer effizienten Kommunikation einzelner Teilnehmer des Kommunikationssystems beiträgt.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems für ein Fahrzeug angegeben. Das Kommunikationssystem weist eine zentrale Steuereinheit, mehrere Steuergeräte sowie wenigstens zwei Fahrzeugbusse auf. Über die wenigstens zwei Fahrzeugbusse ist jeweils wenigstens eines der Steuergeräte signaltechnisch mit der zentralen Steuereinheit gekoppelt.
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Bei dem Verfahren wird der zentralen Steuereinheit für jedes der Steuergeräte jeweils ein Übertragungskennwert bereitgestellt, der repräsentativ ist für dessen maximale Datenübertragungsrate. Darüber hinaus wird der zentralen Steuereinheit ein Anfragesignal eines anfragenden Steuergeräts bereitgestellt, das repräsentativ ist für eine anzufragende Datenauskunft von wenigstens einem anderen Steuergerät. Durch die zentrale Steuereinheit wird das Anfragesignal an das wenigstens eine andere Steuergerät abhängig von dessen jeweiligen Übertragungskennwert übermittelt. Überdies wird der zentralen Steuereinheit durch das wenigstens eine andere Steuergerät jeweils ein Auskunftsignal bereitgestellt, das repräsentativ ist für dessen jeweilige Datenauskunft. Schließlich wird durch die zentrale Steuereinheit ein Antwortsignal an das anfragende Steuergerät abhängig von dessen jeweiligen Übertragungskennwert und dem jeweiligen Auskunftsignal übermittelt, das repräsentativ ist für die angefragte Datenauskunft.
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Bei der zentralen Steuereinheit kann es sich insbesondere um ein sogenanntes zentrales Gateway bzw. einen Protokollumsetzer handeln. Bei dem anfragenden Steuergerät kann es sich insbesondere um ein zu Diagnosezwecken extern zu dem Fahrzeug angeordneten Tester oder ein im Fahrzeug angeordnetes, mit einem solchen Tester signaltechnisch gekoppeltes Steuergerät handeln. Durch eine Kommunikation über die zentrale Steuereinheit kann dazu beigetragen werden, eine Erhöhung von Buslasten im Betrieb des Fahrzeugs durch das Anfragesignal gering zu halten. In vorteilhafter Weise können insbesondere auch Datenauskünfte mit hohem Datenvolumen effizient übermittelt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist das anfragende Steuergerät signaltechnisch über einen ersten der wenigstens zwei Fahrzeugbusse mit der zentralen Steuereinheit gekoppelt. Ferner ist das wenigstens eine andere Steuergerät signaltechnisch über einen weiteren der wenigstens zwei Fahrzeugbusse mit der zentralen Steuereinheit gekoppelt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist das Anfragesignal repräsentativ für ein Diagnosesignal eines extern zu dem Fahrzeug angeordneten Testers. In vorteilhafter Weise können durch die Kommunikation über die zentrale Steuereinheit auch Datenauskünfte mit hohem Datenvolumen übermittelt werden, welche insbesondere bei Diagnosesignalen auftreten können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist der jeweilige Übertragungskennwert ferner repräsentativ für wenigstens eines aus:
- – einer Bandbreite des jeweiligen Fahrzeugbusses, über den das jeweilige Steuergerät signaltechnisch mit der zentralen Steuereinheit gekoppelt ist,
- – einer Arbitrierung des jeweiligen Steuergeräts,
- – einer maximal übertragbaren Signallänge des jeweiligen Steuergeräts.
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In vorteilhafter Weise können so unterschiedliche Bandbreiten unterschiedlicher Bussystemtechnologien, unterschiedliche Arbitrierungsmechanismen und/oder die Notwendigkeit einer Segmentierung einer Nachricht berücksichtigt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist das Anfragesignal an mehrere andere Steuergeräte zugleich gerichtet. In vorteilhafter Weise wird so zu einer Reduktion einer Datenlast des jeweiligen Fahrzeugbusses beigetragen. Bei dem Anfragesignal kann es sich hierbei um eine sogenannte Broadcast-Nachricht handeln.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist das Anfragesignal repräsentativ für mehrere anzufragende Datenauskünfte. In vorteilhafter Weise wird so zu einer Reduktion einer Datenlast des jeweiligen Fahrzeugbusses beigetragen. Bei dem Anfragesignal kann es sich in diesem Zusammenhang um eine funktional adressierte Nachricht handeln. Insbesondere kann das Anfragesignal zur steuergeräteübergreifenden Abfrage von Fahrzeugfunktionen eingesetzt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt wird ein durch die zentrale Steuereinheit an ein jeweiliges Steuergerät übermitteltes Signal abhängig von dem Übertragungskennwert segmentiert. Dies ermöglicht eine einfache Berücksichtigung von zu übermittelnden Nachrichten mit hohem Datenvolumen sowie insbesondere einer maximal übertragbaren Signallänge eines jeweiligen Steuergeräts.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt werden mehrere Auskunftsignale durch die zentrale Steuereinheit zusammengefasst und als ein einziges Antwortsignal an das anfragende Steuergerät übermittelt. In vorteilhafter Weise wird so zu einer Reduktion einer Datenlast des jeweiligen Fahrzeugbusses beigetragen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt wird die Datenauskunft eines jeweiligen Auskunftsignals durch die zentrale Steuereinheit abspeichert und/oder bewertet und/oder gefiltert und/oder konvertiert und/oder verändert und/oder verpackt.
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Alternativ oder zusätzlich wird das Antwortsignal durch die zentrale Steuereinheit mit einer vorgegebenen zeitlichen Verzögerung und/oder abhängig von einem vorgegebenen Ereignis an das anfragende Steuergerät übermittelt. Das Übermitteln des Antwortsignals mit zeitlicher Verzögerung kann auch als ein Sammeln der entsprechenden Datenauskunft durch die zentrale Steuereinheit bezeichnet werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug angegeben. Das Kommunikationssystem weist eine zentrale Steuereinheit, mehrere Steuergeräte sowie wenigstens zwei Fahrzeugbusse auf. Über die wenigstens zwei Fahrzeugbusse ist jeweils wenigstens eines der Steuergeräte signaltechnisch mit der zentralen Steuereinheit gekoppelt.
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Das Kommunikationssystem ist ausgebildet, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen.
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Ausführungsbeispiele sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Kommunikationssystem für ein Fahrzeug, und
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2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des Kommunikationssystems gemäß 1.
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In einem Fahrzeugbordnetz sind Steuergeräte an Datenbussen angeschlossen und tauschen mit Hilfe von Botschaften Informationen aus. Im normalen Kundenbetrieb kommunizieren typischerweise Steuergeräte via applikativer Botschaften miteinander. Für den Informationsaustausch bei einem Werkstattaufenthalt erfolgt diese Kommunikation zwischen den Steuergeräten des Fahrzeuges und einem externen Tester via Diagnose-Botschaften.
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Einige Anwendungsfälle im Fahrzeug benötigen einen Informationsaustausch von Diagnose-Botschaften zwischen Steuergeräten innerhalb des Bordnetzes. Teilweise werden die Steuergeräte auch von außen über ein Backend mittels drahtloser Kommunikationsmechanismen (z.B. GSM) angesteuert.
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Die Größe der Anfragen, aber vor allem die der Antworten in der Diagnosekommunikation kann mehrere 100 Bytes umfassen. Beispielsweise wird das Auslesen eines Fehlerspeichers von Steuergeräten im Kundenbetrieb angesteuert von einem OEM Backend über GSM. Das Auslesen des Fehlerspeichers basiert typischerweise auf den gleichen Abläufen und Dateninhalten wie bei einer Kommunikation zwischen Fahrzeug und externem Tester bei einem Werkstattaufenthalt. Die Kommunikation zwischen Tester und Fahrzeug basiert auf CAN oder Ethernet (z.B. DoIP ISO 13400).
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Innerhalb eines Fahrzeugbordnetzes können diverse Bussystemtechnologien mit unterschiedlichen Arbitrierungsmechanismen, Bandbreiten und maximalen Botschaftslängen im Einsatz sein. Insbesondere können bei der Kommunikation zwischen den Steuergeräten sowie zwischen Tester und den Steuergeräten des Fahrzeugs folgende Einschränkungen auftreten: Unterschiedliche Bussystemtechnologien weisen unterschiedliche Bandbreiten auf; unterschiedliche Steuergeräte weisen unterschiedliche Arbitrierungsmechanismen sowie unterschiedliche maximale Botschaftslängen auf, und somit ergibt sich eine Notwendigkeit die Nachrichten zu segmentieren; es treten hohe Buslasten im Kundenbetrieb auf; und das Handhaben langer Nachrichten und die somit benötigte CAN Segmentierung kann durch die limitierten Ressourcen im Empfänger-Steuergerät schwierig sein.
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Wie beschrieben kann via eines Backends über drahtlose Kommunikationsmechanismen zusätzlich eine Informationsanfrage mit hohen Antwortlängen durchgeführt werden und das Bordnetz, welches abhängig vom Fahrzustand schon stark mit einer hohen Buslast belastet sein kann, zusätzlich belasten.
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Derartige Anfragen werden überdies typischerweise zeitnah durchgeführt. Dies kann folgende Nachteile mit sich bringen: Es entsteht eine zusätzliche Erhöhung der Buslasten im Kundenbetrieb; nicht alle abgefragten Informationen sind im aktuellen Fahrzustand verfügbar; die Abfrage kann zwar beantwortet, aber nicht an den Kommunikationspartner gesendet werden, da dieser momentan nicht verfügbar ist, beispielsweise im Teilnetzbetrieb oder da keine Drahtloseverbindung zur Außenwelt besteht.
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Ausgehend hiervon wird daher ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems für ein Fahrzeug sowie ein korrespondierendes Kommunikationssystem angegeben, welches zu einer effizienten Kommunikation einzelner Teilnehmer des Kommunikationssystems beiträgt.
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Anhand 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kommunikationssystems für ein Fahrzeug 1 dargestellt. Das Kommunikationssystem umfasst Steuergeräte SG10, SG11, die über einen ersten Fahrzeugbus B1 des Kommunikationssystems mit einer zentralen Steuereinheit SG01 signaltechnisch gekoppelt sind, sowie Steuergeräte SG20, SG21, SG22, SG23, welche über einen zweiten Fahrzeugbus B2 mit der zentralen Steuereinheit SG01 signaltechnisch gekoppelt sind, und schließlich Steuergeräte SG30, SG31, SG32, welche über einen dritten Fahrzeugbus B3 mit der zentralen Steuereinheit SG01 signaltechnisch gekoppelt sind. Bei der zentralen Steuereinheit SG01 kann es sich beispielsweise um ein Steuergerät handeln, welches als Protokollumsetzer zwischen den Fahrzeugbussen B1, B2, B3 fungiert und welchem ein Funktionselement zugeordnet ist, das im Folgenden als intelligentes Last-Management, ILM, bezeichnet wird. Exemplarisch ist in 1 ein möglicher Verbauort einer Instanz des Funktionselements ILM dargestellt.
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Überdies zeigt 1 exemplarisch einen Mobilfunkmasten MFM, welcher über eine Infrastruktur zur drahtlos Kommunikation, ISK, mit einem Rechenzentrum RZ gekoppelt ist, und mittels des Steuergeräts SG32 mit der zentralen Steuereinheit SG01 signaltechnisch koppelbar ist. Des Weiteren weist die zentrale Steuereinheit SG01 eine OBD-Diagnose-Buchse OBD1 auf, über die ein Werkstatttester T1, welcher auch als Tester bezeichnet werden kann, mit der zentralen Steuereinheit SG01 signaltechnisch koppelbar ist.
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Die zentrale Steuereinheit SG01, insbesondere das Funktionselement ILM weist einen Daten- und Programmspeicher auf, in dem ein Programm gespeichert ist, welches anhand des Ablaufdiagramms der 2 im Folgenden näher erläutert wird.
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Das Programm wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem beispielsweise Variablen initialisiert werden. Beispielsweise wird der zentralen Steuereinheit SG01 in diesem Zusammenhang für jedes der Steuergeräte SG10–SG32 jeweils ein Übertragungskennwert bereitgestellt, der repräsentativ ist für eine maximale Datenübertragungsrate des jeweiligen Steuergeräts SG10–SG32. Der jeweilige Übertragungskennwert ist beispielsweise ferner repräsentativ für eine aktuell mögliche und/oder eine maximal zulässige Bandbreite des jeweiligen Fahrzeugbusses B1–B3, über den das jeweilige Steuergerät SG10–SG32 signaltechnisch mit der zentralen Steuereinheit SG01 gekoppelt ist, für eine Arbitrierung des jeweiligen Steuergeräts SG10–SG32 und für eine maximal übertragbare Signallänge des jeweiligen Steuergeräts SG10–SG32.
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Darüber hinaus können anfragende Kommunikationspartner Anfragen im Bordnetz mittels einer Instanz zum Funktionselement ILM innerhalb des Bordnetzes absetzen. Beispielsweise wird durch den Tester T1 ein solches Anfragesignal an die zentrale Steuereinheit SG01 übermittelt. Statt über die OBD-Diagnose-Buchse OBD1 ist denkbar, dass das Anfragesignal durch das Rechenzentrum RZ über den Mobilfunkmast MFM und das Steuergerät SG32 an die zentrale Steuereinheit SG01 übermittelt wird. Bei dem Anfragesignal kann es sich beispielsweise um ein Diagnosesignal handeln, welches insbesondere repräsentativ für eine anzufragende Datenauskunft von wenigstens einem anderen Steuergerät ist, beispielsweise von den Steuergeräten SG10 und SG23 zugleich. Alternativ oder zusätzlich kann das Anfragesignal auch repräsentativ sein für mehrere anzufragende Datenauskünfte der Steuergeräte SG10–SG31. Das anfragende Steuergerät SG32 ist somit signaltechnisch über einen von der signaltechnischen Ankopplung der anderen Steuergeräte SG10 und SG23 verschiedenen Fahrzeugbus B3 mit der zentralen Steuereinheit SG01 signaltechnisch gekoppelt.
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Das Programm wird anschließend in einem Schritt S3 fortgesetzt.
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Die ILM Instanz leitet diese Anfragen eines anfragenden Kommunikationspartners wie einem Steuergerät an die Empfänger bzw. antwortenden Kommunikationspartner, wie z.B. Steuergeräte weiter, sammelt deren Antworten ein und schickt sie an den anfragenden Kommunikationspartner zurück. Hierbei wird auf die Leistungsfähigkeit des anfragenden Kommunikationspartners Rücksicht genommen und eine eventuell segmentierte Antwort oder eine Antwort von mehreren antwortenden Kommunikationspartnern zugleich nach und nach an den anfragenden Kommunikationspartner gesendet.
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Anwendungsfälle hierzu sind z.B. sogenannte Broadcast Messages, bei der eine Nachricht an mehrere Kommunikationspartner zugleich übermittelt werden soll, oder eine Funktionale Adressierung, bei der eine steuergeräteübergreifende Abfrage von Fahrzeugfunktionen erfolgt.
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In dem Schritt S3 wird das Anfragesignal hierzu durch die zentrale Steuereinheit SG01 an die anderen Steuergeräte SG10 und SG23 abhängig von deren jeweiligen Übertragungskennwert übermittelt. Daraufhin wird der zentralen Steuereinheit SG01 durch die anderen Steuergerät SG10 und SG23 jeweils ein Auskunftsignal bereitgestellt, das repräsentativ ist für deren jeweilige Datenauskunft. Das Programm wird anschließend in einem Schritt S5 fortgesetzt.
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In dem Schritt S5 wird ein Antwortsignal durch die zentrale Steuereinheit SG01 an das anfragende Steuergerät SG32 abhängig von dessen jeweiligen Übertragungskennwert und dem jeweiligen Auskunftsignal übermittelt, das repräsentativ ist für die angefragte Datenauskunft. Beispielsweise kann hierbei eine Segmentierung des Auskunftsignals in mehrere Antwortsignale erfolgen. Überdies ist denkbar, dass die Auskunftsignale der anderen Steuergeräte SG10 und SG23 durch die zentrale Steuereinheit SG01 zusammengefasst und als ein einziges Antwortsignal an das anfragende Steuergerät SG32 übermittelt werden.
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Beispielsweise wird das jeweilige Auskunftsignal der anderen Steuergeräte SG10 und SG23 von der zentralen Steuereinheit SG01 derart prozessiert, dass die jeweilige Datenauskunft abspeichert und/oder bewertet und/oder gefiltert und/oder konvertiert und/oder verändert und/oder verpackt wird. Insbesondere ist es denkbar, dass das Antwortsignal durch die zentrale Steuereinheit SG01 erst nach einer vorgegebenen zeitlichen Verzögerung und/oder abhängig von einem vorgegebenen Ereignis an das anfragende Steuergerät SG32 übermittelt wird, und die Datenauskünfte solange in der zentralen Steuereinheit SG01 gesammelt werden.
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Das Programm wird anschließend beendet.
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Durch die Instanz der Funktionseinheit ILM wird eine Entprellung und/oder Verzögerung und/oder Wiederholung der Anfrage und/oder der Antwort ermöglicht. Dies kann z.B. notwendig sein, wenn der anfragende oder empfangende Kommunikationspartner momentan nicht oder nur partiell verfügbar ist, z.B. Im Teilnetzbetrieb oder da keine drahtlose Verbindung zur einem Kommunikationspartner außerhalb, wie einem Backend, oder innerhalb des Fahrzeugs besteht.
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Auch wird durch die Instanz der Funktionseinheit ILM eine Segmentierung der Anfrage und/oder der Antwort der Kommunikationspartner realisiert. Hierbei wird die Anfrage und/oder Antwort beispielsweise in mehrere Anfragen aufgeteilt, wenn z.B. abzusehen ist, dass die antwortenden und/oder anfragenden Kommunikationspartner momentan nicht oder nur partiell verfügbar sind.
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Ferner wird durch die Instanz der Funktionseinheit ILM ermöglicht, die von anfragenden Kommunikationspartnern benötigten Informationen auf dem Bordnetz mitzulesen, zu sammeln, zu bewerten, zu filtern, zu konvertieren, zu verändern und/oder zu verpacken. Ebenso können diese Informationen mit einer zeitlichen Verzögerung und/oder auf eine bestimmtes Ereignis oder Trigger hin an den anfragenden Kommunikationspartner versendet werden. Die Informationen können beispielsweise Fahrzustände, Statusinformationen wie Motortemperatur, Fehlerinformationen, usw. betreffen.
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Ein Einsatz des beschriebenen Kommunikationssystems ist auch in anderen Gebieten denkbar. So ist beispielsweise eine direkte Ausweitung auf sonstige Maschinen und Netze wie z.B. Fabriksteuerungen denkbar.
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In vorteilhafter Weise können durch das beschriebene Kommunikationssystem die oben genannten Informationen, welche zwischen den Kommunikationspartnern ausgetauscht werden, auch von Kommunikationspartnern mit geringeren Ressourcen, wie z.B. RAM Speicher oder Busanbindung, empfangen, verarbeitet und gesendet werden. Überdies wird ein Austausch dieser Informationen in unkritischen Fahrzeugzuständen, wie z.B. im Stand des Fahrzeugs, ermöglicht. Auch wird ein Austausch der Informationen abhängig von der Verfügbarkeit der Kommunikationspartner berücksichtigt. Insbesondere können die Informationen auch dann effizient ausgetauscht werden, wenn der Kommunikationspartner sich außerhalb des Fahrzeuges bzw. Fahrzeugbordnetzes befindet. Dabei können die Informationen ohne zusätzliche Belastung des Bordnetzes durch bloßes Mitlesen ermittelt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- B1–B3
- Fahrzeugbus
- SG01
- zentrale Steuereinheit
- SG10–SG32
- Steuergerät
- ILM
- Funktionselement
- OBD1
- OBD-Diagnose-Buchse
- T1
- Tester
- MFM
- Mobilfunkmast
- ISK
- Infrastruktur drahtlos Kommunikation
- RZ
- Rechenzentrum
- S1–S5
- Programmschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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