Flexibilität gefordert

Einfache Ansätze wie ein Schalten der Spannungsversorgung oder der Einsatz separater Weckleitungen sind inflexibel und aufgrund des hohen Aufwands für die zusätzliche Verkabelung unwirtschaftlich. Um diese Nachteile zu vermeiden, sollte für den Teilnetzbetrieb stattdessen die im Fahrzeug bereits vorhandene Infrastruktur für die Steuergerätevernetzung genutzt werden. Als erfolgversprechend erweisen sich deshalb Verfahren, bei denen das Wecken von vernetzten Steuergeräten mittels Busnachrichten erfolgt. Werden dafür spezielle Bitmuster verwendet, stehen einer vergleichsweise einfachen Implementierung der Mustererkennung eine eingeschränkte Anzahl verwendbarer Muster sowie die Möglichkeit eines ungewollten Weckens als entscheidende Nachteile gegenüber. Ein ungewolltes Wecken kann beliebig häufig auftreten, da das Bitmuster auch Teil der regulären Buskommunikation sein kann.

Deshalb sollte ein selektives Wecken von Steuergeräten durch individuelle Weckbotschaften möglich sein, wobei jede Weckbotschaft (Wake-Up Frame, WUF) ein gültiger CAN-Datenrahmen nach ISO 11898-1 ist.

Durch ein bitgenaues Auswerten dieses CAN-Datenrahmens lässt sich die gewünschte Flexibilität erzielen, das Risiko eines ungewollten Weckens minimieren und die Reduktion von CO2-Emissionen maximieren. Dieses Konzept ist deshalb die Basis für einen Ergänzungsvorschlag „Teilnetzbetrieb“ zur ISO 11898 Road Vehicles – Controller Area Network (CAN), an dem aktuell Experten der Fahrzeug- und Halbleiterhersteller arbeiten und der in Kürze bei der internationalen Organisation für Normung eingereicht werden soll.

Energieverbrauch

Das Bild zeigt ein generisches elektronisches Steuergerät im Active Modus. Die Stromaufnahme eines solchen Steuergerätes beträgt typischerweise einige 100 mA.

  • Generisches Steuergerät im Active Modus

Die Herausforderung ist nun, die Stromaufnahme eines solchen Steuergeräts zu minimieren und gleichzeitig die selektive Weckfähigkeit über den Datenbus zu ermöglichen. Die Auswertung der Weckbotschaften kann dabei entweder im Mikrocontroller oder im Transceiver erfolgen. Eine Umsetzung der notwendigen Zusatzfunktionen für den Teilnetzbetrieb im Transceiver zeichnet sich dabei durch ein höheres Einsparpotential aus. Wird der Transceiver nämlich wie heute im Sleep Modus üblich auch im Partial Network Modus direkt über die Batterie versorgt, so können alle anderen Baugruppen des Steuergerätes deaktiviert werden. Dies ist im unteren Bild gezeigt.

  • Generisches Steuergerät im Partial Network Modus (Realisierung im Transceiver)

Soll die Auswertung der Weckbotschaft stattdessen im Mikrocontroller erfolgen, so müssten neben dem Transceiver auch die Spannungsversorgung und der Mikrocontroller selbst aktiv bleiben.

Im Partial Network Modus lauscht der Transceiver (unteres Bild) auf den Datenbus und wertet den Busverkehr aus. Wird die für jedes Steuergeräte individuelle Weckbotschaft auf dem Datenbus erkannt, so aktiviert der Transceiver über den INHIBIT Pin die Spannungsversorgung und das gesamte Steuergerät wird in den Active Modus überführt. Um das beschriebene Verhalten zu realisieren, ergeben sich deshalb folgende Anforderungen an einen teilnetzfähigen Transceiver:

  • Möglichkeit zur Konfiguration, um die individuelle Weckbotschaft im Transceiver ablegen zu können,

Bitgenaue Auswertung des Datenverkehrs, um eine gesendete Weckbotschaft erkennen zu können, und

1. Möglichkeit zur Konfiguration, um die individuelle Weckbotschaft im Transceiver ablegen zu können,
2. Bitgenaue Auswertung des Datenverkehrs, um eine gesendete Weckbotschaft erkennen zu können, und
3. Signalisierung des Zustandswechsels von inaktiv nach aktiv für das gesamte Steuergerät, wenn die im
    Datenstrom detektierte Weckbotschaft mit der im Transceiver abgelegten übereinstimmt.