FI115427B - Kulkuneuvon virranjakelujärjestelmä - Google Patents

Description

115427

Kulkuneuvon virranjakelujärjestelmä

Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdannossa määriteltyä tyyppiä oleva kulkuneuvon virranjakelujärjestelmä.

5

Vastaavantyyppinen virranjakelujärjestelmä on kuvattu hakijan kansainvälisissä patenttihakemuksissa WO 99/25585 ja WO 99/25586. Nämä tunnetut järjestelmät sisältävät vakion solmuohjelmiston ja erikseen ladattavan solmukonfiguraa-tion, joka yksilöi solmuohjelmiston ohjaamat toiminnot. Tätä samaa periaatetta 10 käytetään hyväksi esillä olevassa keksinnössä, jotta toiminnoiltaan vaihtelevia järjestelmiä pystytään rakentamaan automatisoidulla tuotantolinjalla, esim. kulkuneuvojen tuotantolinjan vieressä standardiosista.

Em. tunnettujen järjestelmien käyttöönotossa on osoittautunut ongelmaksi se, 15 että kulkuneuvon valmistajalla saattaa olla jo valmiina tiettyihin järjestelmäosiin kuten näyttöön ja moottorin ja polttoaineensyötön hallintaan ja diagnostiikkaan liittyvä älykäs virranjakelujärjestelmä, jonka älykkäät solmut kommunikoivat keskenään tai keskusohjausyksikön kanssa tietyn protokollan, esim. CAN-protokollan mukaisesti. Yleensä nämä järjestelmät muodostuvat kuitenkin itse-20 näisistä elektronisista moduleista, jotka eivät liity toisiinsa millään tavalla. Tämän lisäksi kulkuneuvossa on yleensä suuri määrä virtaa kuluttavia toimilaitteita kuten kaikki valot, tuulilasinpyyhkimien ja ikkunannostimien sekä peilinkään- • * · ‘timien moottorit, takalasin ja penkkien lämmittimet jne. Näiden toimilaitteiden ohjaukseen ja vikadiagnostiikkaan käytettävät tietopaketit voivat olla yksinker-*;.25 taisempia ja taajuudeltaan alempia kuin ajoneuvovalmistajien käyttämässä ;;; protokollassa, yksinkertaisempien tietopakettien käyttö mahdollisimman suu ressa osassa järjestelmää sähkönjakelun ohjaukseen vähentää tietoliikenteen ...# ruuhkaisuutta ja häiriöalttiutta.

• · 30 Lisäksi tulee varata mahdollisuus muutoksiin (päivityksiin) sähkönjakelun oh-!..* jauksessa.

115427 2

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sähkönjakelujärjestelmä, jossa kulkuneuvon valmistajan järjestelmäosa tai -osat voidaan integroida toimivaksi kokonaisuudeksi sellaisen älykkään virranjakelujärjestelmän kanssa, joka erilaisella tiedonsiirtoprotokolJalla varustettuna ohjaa sähkönjakelua kulkuneuvon 5 toimilaitteille ja jossa on säilytetty toiminnoiltaan vaihtelevien järjestelmien joustava tuotantomahdollisuus.

Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnöllä oheisessa patenttivaatimuksessa 1 esitettyjen tunnusmerkkien perusteella.

10

Keksinnön mukaisessa järjestelmässä järjestelmän eri osilla on siis toisistaan poikkeavat tiedonsiirtoprotokollat. Tällöin toisen ns. alemman tason tiedonsiirtoprotokollan tietopaketit voivat olla riittävän yksinkertaisia ja/tai taajuudeltaan matalia, jolloin häiriöherkkyys vähenee samalla, kun vältetään tiedonsiirtoruuh-15 ka toisessa, ns. ylemmän tason järjestelmäosassa.

Lisäksi keksinnön mukaisen järjestelmän adapteria, jota käytetään hyväksi ainakin alemman tason solmujen konfigurointiin ja konfigurointitietojen tallennukseen ja lataukseen. Adapteria voidaan käyttää hyväksi myös ylemmän 20 tason järjestelmäosan tuotannon rationalisointiin käyttämällä hyväksi adapteria myös ylemmän tason älykkäiden solmujen konfigurointiin ja solmukonfiguraati-oiden tallennukseen ja lataukseen, kuten myöhemmin tarkemmin esitetään.

» » · - I · *; ’! Seuraavassa keksinnön yhtä suoritusesimerkkiä selostetaan lähemmin viittaa- • · · 25 maila oheisiin piirustuksiin, joissa j »· kuvio 1 esittää keksinnön mukaista virranjakelujärjestelmää lohkokaaviona; ja

• M

* « . · · ·. kuvio 2 esittää järjestelmään kuuluvan adapterin lohkokaaviota.

t I » 30 • I · :Kuvion 1 lohkokaaviossa adapteri 3 jakaa virranjakelua ohjaavan järjestelmän ‘1* kahteen osajärjestelmään, joissa tiedonsiirto voi perustua erilaisiin protokolliin.

»· · '·* * Esitetyssä tapauksessa adapterin 3 yläpuolisessa järjestelmäosassa on esitetty • » 3 115427 käytettäväksi kulkuneuvojen valmistajien yleisesti käyttämää CAN-protokollaa ja adapterin 3 alapuolisessa järjestelmäosassa jotain muuta, esim. tietopaketeiltaan yksinkertaistettua ja taajuudeltaan alempaa protokollaa, jota tässä esityksessä kutsutaan IVVS-protokollaksi (Intelligent Wiring System). IWS-5 protokolla voi olla myös luonteeltaan täysin poikkeava tiedonsiirtoprotokolla, joka ei perustu bittijonoihin, vaan transienttimuutosten välisiin viiveaikoihin, kuten on esitetty hakijan patenttihakemuksessa FI-19991911.

Virtalähteeltä 1 virta on johdettu virransyöttöyksikköön 2, jossa on liitosmoduli 10 2a kutakin kaapelihaaraa varten. Liitosmodulien 2a ja kaapelien 4, 5 välityksellä virta ja ohjausdata on johdettu ylätason protokollan laitteille 17 älykkäiden solmujen 16 ohjaamana. Kaapelissa 4, 5 on erikseen virtajohdot 8 ja datajohdot 9'. Samaan dataväylään 9' on liitetty myös näytönohjain 17' ja näyttö 18. Samaan tietoväylään 9' voi liittyä mikä tahansa määrä eri ajoneuvovalmistajien 15 käyttämiä laitteita 17, jotka voivat olla esim. mitta-antureita tai moottorin toiminnan diagnostiikkaan ja käynnin ohjaukseen liittyviä erikoislaitteita. Nämä laitteet 17 liittyvät ylätason tietoliikenneväylään 9' älykkäiden solmujen 16 kautta.

Ylätason järjestelmäosan älykkäät solmut 16 on esitetty laitteiden yhteydessä liitettynä välijohdoilla kaapelin johtimiin kuten ajoneuvovalmistajien nykykäytän-20 nön mukaan on tavanomaista, mutta ne voivat liittyä myös suoraan kaapelien 4, 5 johtimiin 8, 9’. Älykkäissä solmuissa 16 on tavanomaiseen tapaan elektroniset virtakytkimet ja ennaltaohjelmoitu äly niiden ohjaamiseen.

; * I

*:" . Alatason järjestelmäosaan kuuluu tarvittava määrä kaapelihaaroja 6, 7 virran · * • «» 25 syöttämiseksi virtalähteestä 1 alatason toimilaitteille 20. Näille toimilaitteille 20 • · virtaa jakelevat älykkäät solmut 19 on kiinnitetty suoraan kaapeleihin 6, 7, kuten on tarkemmin esitetty esim. julkaisussa WO 99/25585. Solmujen 19 .··. tehopinnit lävistävät virtajohtimet 8 ja datapinnit lävistävät datajohtimet 9. Luon- » · nollisesti muunkinlaiset kaapeliliitokset ovat mahdollisia. Lisäksi solmujen 19 I « Φ 30 input-liittimiin voi liittyä input-laitteita kuten input-kytkimiä 21, joilla ohjataan ensisijaisesti alatason toimilaitteita 20, mutta tarvittaessa myös joitakin ylätason toimilaitteita 17. Tällaisilla ohjausviesteillä tulee olla merkki tai osoite, jonka perusteella adapteri 3 hyväksyy viestin vastaanotettavaksi ja muunnettavaksi > I « 115427 4 siten, että viesti voidaan siirtää ylätason dataväylään. Kytkimellä 21 annettu ohjaus voi kohdistua joko saman solmun 19 toimilaitteeseen 20, jossa ohjaava kytkin 21 on, tai ohjaus voi kohdistua missä tahansa alatason (tai ylätason) kaapelihaarassa olevaan toimilaitteeseen 20 (17).

5

Kaapelihaarojen 6, 7 päät liittyvät liitosmoduleihin 21, jotka toisiinsa liitettyinä muodostavat virransyötön kaikkien kaapelihaarojen 4-7 virtajohtoihin 8 ja yhdistävät alatason kaapelihaarojen 6, 7 datajohdot 9 muodostamaan yhteisen dataväylän.Tällöin myös eri kaapelihaarojen 6, 7 solmut 19 ovat suoraan tie-10 donsiirtoyhteydessä toisiinsa. Tämä tiedonsiirtoprotokolla (IWS) voi olla millä tahansa tarkoituksenmukaisella tavalla poikkeava ylätason protokollasta (CAN).

Kaikkien alatason solmujen 19 prosessoreita ohjaa vakio kernel-ohjelmisto, ns.

15 solmuohjelmisto. Jotta kunkin yksittäisen solmun 19 solmuohjelmisto voidaan mukauttaa vastaamaan solmun haluttuja toimintoja, on kunkin solmun 19 flash-muistiin tallennettu solmukonfiguraatiotiedosto. Järjestelmään kuuluu siis useita solmukonfiguraatioita, joista kukin sisältä yksittäisen solmun konfiguraatiotie-dot. Kaikki solmukonfiguraatiot yhdessä muodostavat ns. järjestelmäkonfigu-20 raation, joka on tallennettu adapterin 3 konfiguraatiomuistiin 14.

Kaapelihaarojen 6, 7 valmistuksen yhteydessä solmukonfiguraatiotiedostot • * '; voidaan tallettaa solmujen 19 prosessorimuisteihin. Kun kulkuneuvo ensimmäi- • · • · ;*. sen kerran käynnistetään, kaikkien solmujen 19 solmukonfiguraatiotiedostot on ,* 25 järjestetty latautumaan solmuista 19 adapterin 3 muistiin 14, jossa ne yhdessä _ 1 > muodostavat mainitun järjestelmäkonfiguraation. Adapteri 3 suorittaa ajoittain solmujen 19 solmukonfiguraatiotiedostojen vertaamisen muistissaan oleviin . - · ·. solmukonfiguraatiotiedostoihin. Jos jostakin solmusta 19 puuttuu solmukonfigu- . raatiotiedosto, kun esim. viallinen solmu on vaihdettu uuteen, lataa adapteri 3 30 solmukonfiguraatiotiedoston sellaiseen solmuun. Jos taas solmukonfiguraatio-:tiedosto on erilainen kuin adapterin 3 mahdollisesti huoltoliitynnän 10 kautta

I I

päivitetty solmukonfiguraatiotiedosto, lataa adapteri 3 uuden, päivitetyn solmu-' ' konfiguraatiotiedoston entisen tilalle. Täten järjestelmän huolto ja päivitysmuu- 115427 5 tokset on helppo suorittaa. Valmistuksen yhteydessä solmukonfiguraatiotiedos-toja ei välttämättä tarvitse ladata solmuihin 19, vaan ne voidaan ladata ensimmäisen käynnistyksen yhteydessä adapterin 3 muistissa 14 olevasta systeemi-konfiguraatiosta. Adapterilla 3 on siis ulkopuolisen huoltolaitteen rajapinta 10 5 (Service Tool Interface). Sen kautta voidaan suorittaa konfiguraation lataus adapteriin tai konfiguraation muuttaminen esim. asiakkaan verkkoliitynnän kautta (CAN tai RS tai muu).

Adapterin 3 kautta ylätason dataväylä 9' ja alatason dataväylä 9 ovat tiedonsiir-10 toyhteydessä keskenään. Tätä varten adapteriin kuuluu mikroprosessori 11 ja sen muistiin 13 tallennettu ohjelma, joka toimii protokollatulkkina eli muuntaa toisen protokollan (IWS) mukaisen datan ensimmäisen protokollan (CAN) mukaiseksi dataksi ja/tai päinvastoin, riippuen siitä, onko tiedonsiirtosuunta alatason dataväylästä 9 ylätason dataväylään 9’ tai päinvastoin. Ylätason kaa-15 pelihaarojen 4, 5 datajohdot 9' liittyvät johdoilla 4', 5' adapterin 3 kaapelihaara-kohtaisiin liittymiin 4a, 5a. Sen sijaan alatason kaikkien kaapelihaarojen data-johdot 9 liittyvät yhteiseen liittymään 15 adapterilla 3.

Lisäksi adapteri 3 on varustettu liitosmodulien 2a ohjaus-ja valvontayksiköllä 20 12, joka ohjaa liitosmoduleissa olevia kytkimiä virransyötön sallimiseksi tai estämiseksi kaapelihaaroihin, asettaa kaapelihaarakohtaiset virtarajat, kytkee väylään tai irrottaa väylästä kaapelihaarakohtaiset datalinjat 9 ja seuraa kaape- ;;lihaarojen tilaa, kuten kaapelihaaran ottamaa virtaa, virtakytkimien lämpötilaa ja • # datalinjan tilaa.

• * 25 ; ! Edellä selostettua periaatetta, jossa solmuprosessorien vakiot kernel-ohjelmis- tot mukautetaan solmukonfiguraatioiden avulla vastaamaan solmujen haluttuja .·*.. toimintoja, voidaan toteuttaa myös ylätason solmujen 16 yhteydessä. Tällöin . voidaan käyttää hyväksi myös ylätason solmukonfiguraatioiden tallennusta 30 adapteriin 3, josta ne voidaan ladata solmuihin 16 esim. vaihdettaessa viallinen ;solmu uuteen tai muutettaessa jonkun solmun solmukonfiguraatiota uusia toi- t » t * mintoja vastaavaksi.

115427 6

Koska erilaisissa käyttötilanteissa kuten järjestelmää testatessa tai huollettaessa tai järjestelmän vikaantuessa solmuilta tai soketeilta edellytetään erilaisia toimintoja, on edullista, että ainakin osalla solmuista 19 on kullakin yksittäisellä solmulla useita solmukoofiguraatioita, jotka vastaavat järjestelmän erilaisia 5 toimintamoodeja. Tyypillisimmät toimintamoodit ovat seuraavat: normaalitilanteen toimintamoodi, testitoimintamoodi, poikkeustilanteen toimintamoodi, huol-totilanteen toimintamoodi ja 00-toimintamoodi, jossa solmu ei tee mitään ennen adapterilta 3 tulevaa käskyä. Koska alatason solmuilla 19 on liitospinnit kaapeliin C2 liittämistä varten ja lisäksi ne toimivat sokettina laitekaapelin liittimelle, 10 voidaan näitä solmuja 19 kutsua myös soketeiksi.

Rinnakkaisen adapterin 3b avulla on järjestelmään lisätty adapterin 3 back-up mahdollisuus. Se siis tarkoittaa, että kahdessa rinnakkain olevassa adapterissa 3 ja 3b on samat toiminnot ja muistit. Vain toinen on aktiivinen. Jos aktiivinen 15 adapteri menee vialle, voi toinen ottaa toiminnot hoitaakseen. Varalla oleva adapteri 3b huomaa, kun aktiivisena ollut adapteri 3 ei lähetä säännöllisesti viestiä.

* * « * * »* T f t >

« I

• > · * > · » · » » • , . I » · t ·

Claims (11)

1. 7 115427
2. 1. Kulkuneuvon virranjakelujärjestelmä, johon kuuluu - virtalähde (1); 5. ensimmäinen kaapeli (4, 5) virran syöttämiseksi virtalähteeltä (1) ensimmäi sen tason laitteille (17); - ensimmäinen joukko älykkäitä solmuja (16) ensimmäisen kaapelin (4, 5) ja ensimmäisen tason laitteiden (17) välissä; - ensimmäinen dataväylä (9'), joka muodostaa ensimmäisen protokollan mu-10 kaisen tiedonsiirtoyhteyden mainittujen ensimmäisten älykkäiden solmujen (16) kanssa; tunnettu siitä, että järjestelmään kuuluu lisäksi - toinen kaapeli (6, 7) virran syöttämiseksi virtalähteeltä (1) toisen tason toimilaitteille (20); 15. toinen joukko älykkäitä solmuja (19) toisen kaapelin (6, 7) ja toisen tason toimilaitteiden (20) välissä virran syötön ohjaamiseksi toimilaitteille; - toinen dataväylä (9), joka muodostaa toisen protokollan mukaisen tiedonsiirtoyhteyden mainittujen toisten älykkäiden solmujen (19) välille; - solmuohjelmisto, joka on ainakin toisen solmujoukon (19) solmujen prosesso-20 reita ohjaava vakio kernel-ohjelmisto; . - useita solmukonfiguraatioita, joista kukin sisältää yksittäisen solmun (19) konfiguraatiotiedot, jotka on tallennettu solmukonfiguraatiotiedostoina kuhun- ’ ‘ _ kin solmuun ja joiden avulla kunkin yksittäisen solmun (19) solmuohjelmisto • * . * ; on mukautettu vastaamaan solmun (19) haluttuja toimintoja; ja . > ·. 25 - adapteri (3), jonka kautta ensimmäinen dataväylä (9') ja toinen dataväylä • · .· ·. (C9) ovat tiedonsiirtoyhteydessä keskenään ja jonka muistiin (14) mainitut solmukonfiguraatiotiedostot on tallennettu systeemikonfiguraatioksi, josta . “ ·. oikea solmukonfiguraatiotiedosto voidaan ladata tiettyyn solmuun (19). -»»
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kulkuneu- , ·. von ensimmäisen käynnistyksen yhteydessä ainakin mainitun toisen solmujou- kon solmujen (19) solmukonfiguraatiotiedostot on järjestetty latautumaan sol- . muista (19) adapterin (3) muistiin (14). * 115427 8
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että adapteri (3) suorittaa ajoittain solmujen (19) solmukonfiguraatiotiedostojen verifioinnin muistissaan (14) oleviin solmukonfiguraatiotiedostoihin ja lataa solmukonfi-guraatiotiedoston sellaiseen solmuun (19), josta solmukonfiguraatiotiedosto 5 puuttuu tai jonka solmukonfiguraatiotiedosto on erilainen kuin adapterin (3) mahdollisesti päivitetty solmukonfiguraatiotiedosto.
5. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että adapteri (3) muuntaa toisen protokollan (IWS) mukaisen datan ensimmäisen 10 protokollan (CAN) mukaiseksi dataksi ja/tai päinvastoin, riippuen siitä, onko tiedonsiirtosuunta toisesta dataväylästä (9) ensimmäiseen (9') tai päinvastoin.
6. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmän näyttöön (18) ja moottorin toiminnan diagnostiikka-antureihin (17) 15 liittyvät solmut (16) kuuluvat mainittuun ensimmäiseen joukkoon solmuja, jotka on liitetty mainittuun ensimmäiseen dataväylään (9').
7. 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen tiedonsiirtoprotokolla on ns. CAN-protokolla. 20 . 7. Patenttivaatimuksen 4 tai 6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainit tu toinen tiedonsiirtoprotokolla (IWS) on ensimmäisen tiedonsiirtoprotokollan yksinkertaistettu muunnos, jossa jokaista funktiota edustava tietopaketti sisäl-: tää vähemmän elementtejä ja/tai on taajuudeltaan pienempi kuin ensimmäisen . 25 tiedonsiirtoprotokollan tietopaketit. : \
8. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että : ainakin osalla solmuista (19) on kullakin yksittäisellä solmulla useita solmukon- figuraatioita, jotka vastaavat järjestelmän erilaisia toimintamoodeja, joihin kuu- , ; . 30 luu kolme tai useampia seuraavista toimintamoodeista: normaalitilanteen toi- . ··. mintamoodi, testitoimintamoodi, poikkeustilanteen toimintamoodi, huoltotilan- .· * · teen toimintamoodi ja 00-toimintamoodi, jossa solmu ei tee mitään ennen adapterilta (3) tulevaa käskyä. 9 11S427
9. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittuun toiseen kaapeliin (6, 7) kuuluu useita kaapelihaaroja, joiden päät liittyvät liitosmoduleihin (2a), jotka toisiinsa liitettyinä muodostavat sähkön-syötön kaapelihaarojen (4-7) virtajohtoihin ja yhdistävät toisen tason kaapeli- 5 haarojen (6, 7) datajohdot (9) dataväyläksi, jonka välityksellä myös eri kaapeli-haarojen (6, 7) solmut (19) ovat suoraan tiedonsiirtoyhteydessä toisiinsa.
10. 10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu adapterin (3) kautta tapahtuva tiedonsiirtoyhteys erilaisia tiedonsiirto- 10 protokollia (CAN, IWS) käyttävien dataväylien (9', 9) välillä on rajoitettu vain sellaisten ohjausviestien siirtämiseen, joilla on tätä siirtoa osoittava merkki tai osoite.
11. 11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että 15 järjestelmään kuuluu kaksi adapteria (3, 3b), joilla on samat toiminnot ja muistit, että aktiivisena oleva adapteri lähettää säännöllisesti viestiä, jonka puuttuessa toinen adapteri aktivoituu toimintaan. • » * * t · i * t · ! * » * 1 * * * I 10 115427