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Die vorliegende Erfindung betrifft Kommunikationssysteme innerhalb von Fahrzeugen, und näherhin Vorrichtungen und Anordnungen zur Datenübertragung und Stromzufuhr bzw. Energieübertragung über dasselbe Interface in einem Fahrzeug.
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Mit zunehmender Verwendung elektronischer Module für eine Vielzahl von Funktionen haben die Bedürfnisse nach Kommunikationssystemen innerhalb von Fahrzeugen zugenommen. Zudem bringt das zunehmende Bedürfnis nach Datenübertragung innerhalb eines Fahrzeugs ein Problem hinsichtlich der Handhabung von Verbindungsleitungen zwischen funktionalen Modulen mit sich. So werden zum Beispiel typischerweise viele Verbindungsdrahtleitungen für Stromversorgungs- und Kommunikationserfordernisse einer internen Steuerung, eines Schalters in einer Fahrzeugtürwandung für die Stellung eines Außenspiegels, und dem Außenspiegel selbst benötigt. Das ist in besonderem Maße so, wenn das Außenspiegelaggregat mehrere verschiedene elektrische Komponenten mit unterschiedlichen Funktionen umfaßt, wie beispielsweise Wende- bzw. Richtungssignalanzeigen, Spiegelstellorgane, einen elektrochromen Spiegel, HF-Antennen, eine Scheibenheizung, Sicherheitsleuchten sowie Sensoren für die Lokalisierung von Straßen- oder Fahrspurrändern. Falls ein Außenspiegelaggregat diese sämtlichen Komponenten umfaßt und auch noch eine Speicherung für die Spiegelstellung, kann es erforderlich werden, nicht weniger als 20 Drähte bzw. Drahtleitungen zu dem Außenspiegel zu führen. Unter dem Gesichtspunkt einer guten Verdrahtungs- und Leitungsverlegungsplanung ist es erwünscht, die Anzahl von Drahtleitungen, die bis zu dem Außenspiegelaggregat und auch anderen elektronischen Modulen in dem Fahrzeug geführt werden müssen, so weit als möglich zu verringern.
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Um die Leitungsverlegungsbedürfnisse für viele der elektronischen Module in einem Fahrzeug zu verringern, weisen viele Fahrzeuge einen dedizierten Bus für elektrische Signale in Verbindung mit der Stromversorgung auf, und außerdem besitzen sie wenigstens einen Systembus vom CAN- oder J1850-Typ für anderweitige Stromversorgungsbedürfnisse innerhalb des Fahrzeugs wie Fahrzeugverriegelungen, Fenster, HVAC (Hochspannungs-Wechselstrom) und dergleichen. Bei derartigen Bus-Verbindungssystemen erhalten jedoch die einzelnen elektronischen Module getrennt Stromzufuhr aus einer Stromversorgung des Fahrzeugs, beispielsweise der Fahrzeugbatterie oder dem Fahrzeugzündsystem. Somit müssen zusätzlich zu den Bus-Leitungen noch getrennte Leitungen zu jedem Modul und jeder elektrischen Komponente gelegt werden, zur Stromzufuhr.
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Zwar hat der Ersatz diskreter Drahtleitungssysteme durch Bus-Systeme die Fahrzeugherstellungs- und -materialkosten deutlich verringert, jedoch gibt es einige Situationen, in denen es allgemein nicht erwünscht war, diskrete Einzelleitungen durch eine Verbindung mit dem CAN- oder dem J1850-Fahrzeugsystembus zu ersetzen. So kann beispielsweise die Herausführung des Fahrzeugsystembus aus dem Fahrzeug heraus zur Verbindung mit einem Außenspiegelaggregat oder mit irgendeinem anderen elektronischen Modul außerhalb des Fahrzeugs die Fahrzeugsicherheit beeinträchtigen. So werden näherhin Steuerbefehle zur Entriegelung der Fahrzeugtüren und zur Deaktivierung der Fahrzeugalarmsysteme typischerweise über den Fahrzeugsystembus übertragen. Wenn dieser Bus zu einem elektronischen Modul außerhalb des Fahrzeugs herausgeführt werden soll, könnte ein Dieb unschwer Zugang zu dem Bus erlangen und einen Steuerbefehl auf den Bus übertragen, um die Fahrzeugtüren zu entriegeln und den Alarm zu deaktivieren. Aus diesem Grund allein haben Hersteller den elektronischen Modul in einem Außenrückspiegel-Aggregat nicht mit einem Bus verbunden, sondern statt dessen eine beträchtliche Anzahl diskreter einzelner Drahtleitungen verwendet, um eine unabhängige Steuerung sämtlicher funktioneller Komponenten in dem Aggregat zu ermöglichen.
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Bekannt ist die Verwendung gewöhnlicher Netzleitungen in einem Wohngebäude zur Datenübertragung. Eine derartige Kommunikation erfolgt mittels Überlagerung von Datensignalen auf einer Starkstromleitung mittels orthogonalem Frequenzteilungs-Multiplexing, um Rauschen und anderweitigen Störinterferenzen in der Starkstrom- bzw. Stromversorgungsleitung Rechnung zu tragen. Ferner ist die Anwendung dieser Technik für die Datenübertragung in einem Lastzug aus Zugfahrzeug und Anhänger über den vorhandenen Gleichstrom-Starkstrombus bekannt, um zusätzliche Drahtleitungen über den SAE J560-Standard-Steckverbinder hinaus zu erübrigen. Diese Datenübertragungstechnik trägt jedoch nicht der Situation Rechnung, wie sie häufig in Automobilen anzutreffen ist, wo nicht genügend Bandbreite zur gleichzeitigen Leistungs- und Datenübertragung zur Verfügung steht, oder wo die Heranziehung des Fahrzeugbus die Sicherheit beeinträchtigen könnte wie bei der Kommunikation mit einem Außenspiegel. Auch ergäbe bei Anwendung dieser Datenübertragungstechnik in einem Automobil das hierbei resultierende System unannehmbar hohe Pegel elektromagnetischer Störung (EMI – electromagnetic interference), da die Datensignale über die nicht abgeschirmten Starkstromleitungen übertragen würden, welche sich über den Großteil des Fahrzeugs erstrecken. Es bleibt daher ein Bedürfnis nach einem bidirektionalen Kommunikationssystem, insbesondere zwischen der Innenseite des Fahrzeugs und seiner Außenseite, das eine Lösung für die vorstehend dargelegten Probleme ergibt.
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Ein durch die zunehmende Komplizität der Fahrzeuge verursachtes zusätzliches Problem ergibt sich aus der Verwendung von Fahrzeugfenstern, welche low-E-Metallüberzüge zur Verringerung der Sonnenaufheizung im Inneren der Fahrzeuge aufweisen. Dieses Merkmal gewährleistet zwar eine wirksame Kontrolle der Sonneneinstrahlung, jedoch hat es den unerwünschten Nebeneffekt einer Hf-Abschirmung des Fahrzeuginneren. Infolgedessen verringert sich die Wirksamkeit von Hf-Systemen mit im Fahrzeuginneren angeordneter Antenne, wie beispielsweise Systemen für schlüssellosen Fernzugang, Garagentoröffnungssystemen und Reifendrucküberwachungssystemen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kommunikationsschaltung gemäß Anspruch 1. Ein einem der Module zugeordneter Leistungs- oder Stromversorgungsleiter kann elektrische Leistung zwischen ihnen liefern, wobei einer der Module bezüglich der Stromversorgung von dem anderen abhängen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Modul ein Außenspiegelmodul. Eine auf den ersten Modul (bei dem es sich um einen Innenspiegelmodul handeln kann) ansprechende Steuervorrichtung bewirkt eine selektive Modulation eines Teils der übertragenen elektrischen Leistung. Auf diese Weise kann Information über den Starkstrom- bzw. Stromzuführungsleiter zwischen dem ersten und dem zweiten Modul übertragen werden.
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Gemäß der Erfindung umfaßt die Komunikationsschaltung: eine außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Hf-Antenne, einen innerhalb des Fahrzeugs angeordneten ersten elektronischen Modul, einen mit der Hf-Antenne gekoppelten zweiten elektronischen Modul sowie einen dedizierten elektrischen Leiter zwischen dem ersten und dem zweiten Modul, zur Schaffung eines Übertragungspfades, über welchen Hf-Signale übertragen werden. Der erste Modul kann die Stromzufuhr an den zweiten Modul über den dedizierten elektrischen Leiter gewährleisten. Wenigstens einer von dem ersten und dem zweiten Modul überträgt Hf-Signale an den jeweils anderen Modul über den dedizierten elektrischen Leiter.
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Vorzugsweise ist das erste Modul mit einer Stromversorgung des Fahrzeugs gekoppelt. Vorzugsweise werden über den Übertragungspfad Leistung bzw. Stromversorgung übertragen.
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Gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Außenrückspiegel-Aggregat vorgesehen, das ein Gehäuse und wenigstens zwei in oder an dem Gehäuse angeordnete elektrische Komponenten aufweist, wobei die elektrischen Komponenten mit einem elektrischen Leiter gekoppelt sind, der einen Übertragungspfad bildet, über welchen serielle Datensignale kollektiv zu den elektrischen Komponenten übertragen werden können. Die elektrischen Komponenten werden als Folge der Übertragung ausgewählter serieller Datensignale, die über den Übertragungspfad übertragen werden, unabhängig gesteuert.
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Diese und weitere Merkmale, Vorteile und Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der Bezugnahme auf die folgende Beschreibung, die Ansprüche und die beigefügten Zeichnungen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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In der Zeichnung zeigen:
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1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der allgemeinen Komponenten eines Fahrzeug-Kommunikationssystems gemäß der Erfindung,
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2 ein Blockschaltbild, das einen exemplarischen elektronischen Modul und elektrische Komponenten und Bauteile in einem Außen-Rückspiegel gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
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3 ein schematisches Schaltbild zur Veranschaulichung eines Fahrzeug-Kommunikationssystems gemäß einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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4 ein schematisches Schaltbild zur Veranschaulichung eines Fahrzeug-Kommunikationssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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5 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Fahrzeug-Kommunikationssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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6 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Fahrzeug-Kommunikationssystems gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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7 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Fahrzeug-Kommunikationssystems gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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8 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Fahrzeug-Kommunikationssystems gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung eignet sich zur Anwendung bei einer Vielfalt von Systemen und Anordnungen, bei welchen zwei Module in einem Fahrzeug zum Zweck der Kommunikation durch ein Interface miteinander verbunden sind und sowohl Starkstrom bzw. Stromversorgung und Daten zwischen ihnen übertragen werden müssen. Die Erfindung hat besondere Bedeutung in Fällen, wo ein Fahrzeug Außenelemente aufweist, wie beispielsweise elektrochrome Spiegel oder Sender- und Empfangsantennen für gleichzeitige Hf-Übertragung. Die Erfindung hat sich auch als vorteilhaft anwendbar in Umgebunger erwiesen, in welchen das Innere eines Kraftfahrzeugs Hf-mäßig gegen die Außenumgebung abgeschirmt ist. Darüber hinaus entspricht die Erfindung einem Bedürfnis, wo Erfordernissen einer sinnvollen Gestaltung von Leitungsverbindungs- und Verdrahtungserfordernissen mit einem möglichst geringen Aufwand an Leitungsverbindungen und Verdrahtung zur Übertragung von Daten und Starkstromenergie zwischen Stellen innerhalb des Fahrzeugs genügt werden soll.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Starkstromübertragung und bidirektionelle Datenübertragung zu einem außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Modul, wie beispielsweise einem Außenspiegel, über ein einziges Paar von Drahtleitung und Masse. Zusätzlich zu Starkstromübertragung und bidirektioneller serieller Datenübertragung können gleichzeitig bidirektionelle Hf-Signale (bei Verwendung von Koaxialkabeln oder anderweitigen Hf-Kabeln) gleichzeitig über dieselbe Leitung geschickt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind ein Sender und eine Stromversorgung im Gehäuse eines Innenrückspiegels (oder an einer anderweitigen geeigneten Stelle innerhalb des Fahrzeuginneren, wie beispielsweise einem Dach- oder Türmodul) angeordnet. Die Bezeichnungen 'innerhalb des Fahrzeugs' oder 'Fahrzeuginneres' sollen dabei jede beliebige Stelle innerhalb der Haupt-Außenschale bzw. -Hülle des Fahrzeugs umfassen, wie beispielsweise einen Fahrgastraum, einen Fahrzeugrumpf, einen Motorraum, die Innenseite einer Fahrzeugtür oder einer anderweitigen Außenwandung. Umgekehrt umfassen die Bezeichnungen 'außerhalb des Fahrzeugs' oder 'Fahrzeugaußenraum' jede Stelle außerhalb dieser Haupt-Außenschale bzw. -Hülle, wie beispielsweise Außenspiegel, Antennen, Zusätze oder Zubehör, Stoßfänger, Grills, Spoiler und dergleichen. In der vorliegenden Ausführungsform moduliert ein Mikroprozessor in dem Innenspiegelmodul die Stromzufuhr an den Außenspiegel kurzzeitig zur Datenübertragung. Wenn die Stromzufuhr für den Außenspiegel moduliert wird, liefert ein Kondensator in dem Außenspiegel die erforderliche Stromenergie. In einem Ausführungsbeispiel wird die Stromversorgung zwischen zwei Pegeln, beispielsweise 6 V und 8 V, moduliert, zum Zweck der Datenübertragung, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Stromversorgung für den Außenspiegelmodul. Jeder zusätzliche Strombedarf des Außenspiegels kann durch den Kondensator geliefert werden. Diese Stromversorgungs- und Datenübertragungsschaltung ergibt auch die Unterdrückung von in Fahrzeugstromversorgungen auftretenden Transient-Spannungen und verringert die Abmessung und das Gewicht der Außenspiegel-Elektronik durch den hiermit ermöglichten Wegfall redundanter Schutzschaltungen.
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In einer ersten Ausführungsform erfolgt die Datenübertragung an den Innenspiegel mittels einer Stromschleife. Eine Stromquelle in dem Außenspiegel moduliert den Strombedarf bzw. die Stromentnahme durch den Außenspiegelmodul. Die Daten werden durch einen stromempfindlichen Verstärker in dem Innenspiegel detektiert. Je nach dem für die Übertragungen zu und von dem Innenspiegel gewählten Modulationsverfahren ist eine gleichzeitige bidirektionale Verbindung möglich.
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1 der Zeichnung, auf die nun Bezug genommen wird, veranschaulicht in Blockschaltbildform die einigen der Ausführungsformen der Erfindung gemeinsamen Grund- bzw. Basiskomponenten. Ein erster Modul 103 ist mit einem zweiten Modul 105 über ein Interface verbunden, das aus einem elektrischen Leiter 114 besteht. Die Leistungs- bzw. Stromversorgung erfolgt über den elektrischen Leiter 114 zwischen dem ersten und dem zweiten Modul, und während denjenigen Perioden, in welchen die Stromversorgung moduliert wird, werden über die gleiche Leitung 114 Daten übertragen. Für diese Datenübertragung kann ein beliebiges Codierungssystem aus einer Reihe bekannter Codierungssysteme verwendet werden. Beispielsweise kann Impulsbreitenmodulation PWM, Frequenzmodulation oder asynchrone serielle Datenübertragung für die Datenübertragung durch Stromversorgungsmodulation verwendet werden.
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2 zeigt ein Beispiel, wie die vorliegende Erfindung zur Schaffung einer seriellen Kommunikation mit einem Außen-Rückspiegel-Aggregat mit mehreren verschiedenen elektrischen Komponenten dienen kann. Wie in 2 gezeigt, kann der zweite Modul 105 ein Außenspiegelmodul sein. Der Innenmodul 103 kann ein beliebiger im Inneren des Fahrzeugs angeordneter elektronischer Modul sein, beispielsweise ein Innen-Rückspiegelmodul, ein Fahrzeugtürmodul, ein Armaturenbrettmodul oder ein Dachmodul sein. Der Innenmodul 103 kann Stromversorgung aus der Fahrzeugbatterie 12 oder alternativ von der Fahrzeugzündanlage 14 erhalten. Der Innenmodul 103 kann über Interface mit einem oder mehreren elektrischen Bauteilen bzw. Komponenten 16 verbunden sein, je nach der Anbringungsstelle des Moduls 103. So könnte der Innenmodul 103, wenn es sich um einen Fahrzeugtürmodul handelt, über Interface mit einer Fahrzeugtürver-/-entriegelung und Schaltern zum Öffnen/Schließen des Fensters und/oder Türverriegelung und Fensterstellvorrichtungen verbunden sein und gegebenenfalls Sitzverstellungsschaltern, Türöffnungs/-schließschaltern, einem Gepäckraumentriegelungsschalter, einem Benzintankentriegelungsschalter, Spiegelstellungsschaltern und Heizungsschaltern. Wenn der Innenmodul 103 ein Innen-Rückspiegelmodul ist, könnte er über Interface mit elektrischen Bauteilen 16, wie beispielsweise einem elektrochromen Spiegel, einem elektronischen Kompaß, Lichtsensoren, einem Temperaturfühler, einem Empfänger einer schlüssellosen Fern-Zugangsbetätigung (RKE, 'remote keyless entry'), einem GPS-Empfänger, einem Reifendrucküberwachungs-Empfänger, einem Garagentoröffner-Sender usw., verbunden sein. Der Innenmodul 103 kann zusätzlich mit einem Fahrzeugsystembus, wie beispielsweise einem CAN- oder J1850-Bus, gekoppelt sein.
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Der Außenspiegelmodul 105 dient zur Steuerung oder anderweitigen Steuersignalübermittlung an mehrere in oder an dem Gehäuse des Außenrückspiegel-Aggregats angeordnete elektrische Komponenten. Solche elektrische Komponenten können irgendeine oder mehrere von den folgenden sein: ein elektrochromer Spiegel 20, ein Spiegelstellmechanismus 22, eine Spiegelheizung 24, ein automatischer Spiegelfaltmechanismus 26, eine Wendesignalanzeige 28, ein Sensor 30 zur Lokalisierung einer Straßen/Fahrspurkante, eine oder mehrere Sicherheitsleuchten 32, eine Hf-Antenne 34, ein Hf-Transceiver, Hf-Empfänger oder Hf-Sender 36 mit einer Antenne 38, ein Blendlichtdetektorsensor 44, eine Temperatursonde 46, eine Antenne 48 eines GPS(geographical positioning system)-Ortungssystems, ein GPS-Empfänger 50 und ein Totzonendetektor 52.
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Der Außenspiegelmodul 105 ist vorzugsweise mit dem Innenmodul 103 über einen einzigen elektrischen Leiter 114 gekoppelt. Der Innenmodul 103 kann sodann Stromversorgung, Daten und Hf-Signale über diesen einzigen elektrischen Leiter dem Außenspiegelmodul 105 zuführen. Des weiteren könnte der Außenspiegelmodul 105 über einen Leiter 114 Daten an den Innenmodul 103 zurückübertragen. Solche Daten können beliebige über die Antenne 34 empfangene Hf-Signale (welche Reifendruckinformation, RKE-Befehle, GPS-Daten usw. sein können) umfassen, des weiteren über den Empfänger 36 empfangene Daten, Ausgangssignale des Sensors für die Lokalisierung von Straßen/Fahrbahn-Kanten, Blendlichtdetektorsignale, Totzonendetektionssignale, Außentemperatur und/oder von einem dritten elektronischen Modul 42, der mit dem Außenspiegelmodul 105 gekoppelt sein kann, gesendete Daten. Der Außenspiegelmodul 105 braucht für seine Betriebsstromversorgung nicht von dem Innenmodul 103 abhängig zu sein. Es ist möglich, eine gesonderte Starkstrom- bzw. Stromversorgungsleitungsverbindung von dem Modul 105 direkt zur Fahrzeugbatterie 12 oder dem Fahrzeugzündsystem 14 vorzusehen. Alternativ kann der Modul 105 seine Betriebsstromversorgung von dem Innenmodul 103 über einen zweiten elektrischen Leiter 40 erhalten. Bei einer derartigen Konfiguration können die Module 103 und 105 direkt über den Leiter 114 kommunizieren, ohne Modulation der dem Außenspiegelmodul 105 zugeführten Stromversorgung.
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3 zeigt ein Fahrzeugkommunikationssystem mit einem ersten Modul 103 und einem zweiten Modul 105, die durch ein Interface 114 verbunden sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Näherhin ist bei dieser Ausführungsform der erste Modul 103 innerhalb des Fahrzeugs und der zweite Modul 105 außerhalb des Fahrzeugs als eine Außenspiegelschaltung mit einem elektrochromen Element angeordnet. Eine dem Innenmodul 103 zugeordnete Stromquelle 100 umfaßt Transistoren Q1 und Q2 und liefert eine geregelte Stromzufuhr an die Außenspiegelschaltung 105. Die Stromversorgung wird moduliert, sobald ein Eingangssignal die OEC_DATA_OUT-Leitung zwischen den Zuständen 'HIGH' und 'LOW' umschaltet.
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Zur Detektion von Übertragungen von der Außenspiegelschaltung 105 her wirkt ein stromempfindlicher Verstärker 102 in dem ersten Modul 103 als Empfänger zum Empfang von durch die Außenspiegelschaltung 105 gesendeten Empfangsdaten. Dieser stromempfindliche Verstärker 102 umfaßt einen Widerstand R8, einen Operationsverstärker U1 und zugehörige Schaltungen. Ferrit-Perlen bzw. -Kugeln E1, E2 und E3 oder HF-Drosseln in dem Stromversorgungs- und dem Datenpfad isolieren die HF-Signale von der übrigen Schaltung und vermeiden einen Signalverlust. Der stromempfindliche Verstärker 102 kann auch für diagnostische Funktionen herangezogen werden, beispielsweise zur Bestimmung, ob ein Kurzschluß oder eine offene Schaltung vorliegt. Für den Fachmann ist auch ersichtlich, daß andere Formen der Datenübertragung zum Übertragen von Daten von dem zweiten Modul 105 zurück zum ersten Modul 103 verwendet werden können. Beispielsweise kann der zweite Modul 105 die in einem Kondensator gespeicherte Spannung zur Änderung der an dem Leiter 114 auftretenden Spannung verwenden und auf diese Weise mit dem ersten Modul 103 kommunizieren.
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In einer Ausführung speist ein Spannungsregler einen Mikroprozessor oder eine anderweitige in der Außenspiegelschaltung 105 angeordnete Logik. Bei der in 3 veranschaulichten Ausführung bilden Dioden D1 und D4, ein Widerstand R15 und Kondensatoren C8 und C4 einen Spannungsregler 104 für diesen Zweck. Man erkennt jedoch, daß bestimmte Arten von Lastverbrauchern keine Logik benötigen und direkt von dem als LED_POWER bezeichneten Punkt aus betrieben werden können. Beispiele für derartige Verbraucherarten sind beispielsweise unter anderem äußere Sicherheitsleuchten, Wende- bzw. Fahrtrichtungszeiger und Vorverstärker.
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Ein optionaler Vorverstärker 106 in der Außennspiegelschaltung 105 vereinfacht die Anwendung von verhältnismäßig preiswerten paarverdrillten Leitungen für Hf-Empfang. Falls bidirektionale Hf-Übertragung gewünscht wird, kann eine Schaltdiode oder ein anderweitiger Schalter zur Bypaß-Überbrückung des Vorverstärkers während Übertragungen von dem ersten Modul 103 innerhalb des Fahrzeugs verwendet werden. Ein Beispiel einer Anwendung, welche vorteilhaft von dieser Anordnung Gebrauch machen könnte, ist ein in einem Innenspiegel in Kombination mit einem schlüssellosen Fernzugangssystem angeordneter Garagentoröffner bzw. -sender.
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In der Außenspiegelschaltung 105 bilden ein Operationsverstärker U2 und seine zugeordnete Schaltung einen Datenkomparator 108 zur Verwendung bei der Detektion von Stromversorgungsunterbrechungen. Dieser Komparator 108 kann beispielsweise unter Verwendung eines Mikroprozessors oder einer dedizierten Logikschaltung ausgebildet sein. Ein Widerstand R3 und ein Transistor Q3 bilden eine Stromquelle 110, die zur Übertragung von Daten von der Außenspiegelschaltung 105 an den ersten Modul 103 verwendet wird.
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Eine aus Kondensatoren C15 und C1 und einer Induktivität L1 gebildete Gleichstrom-Blockier- und Anpassungsschaltung 112 isoliert die Stromversorgung und die Datensignale von dem elektrochromen Element. Der Kondensator C15 bewirkt die Gleichstrom-Blockierung und Hf-Kopplung. Die Induktivität L1 und der Kondensator C1 bilden eine Hf-Anpassungsschaltung zur Anpassung der Antenne, die hier als das elektrochrome Element ausgebildet ist. Selbstverständlich können in der Außenspiegelschaltung 105 auch andere Antennenbauarten, wie beispielsweise eine Viertelwellenantenne oder eine Wendelantenne, verwendet werden. 3 zeigt zwar eine spezielle Topologie zur Ausbildung der Anpassungsschaltung 112, jedoch ist für den Fachmann ersichtlich, daß zur Ausbildung der Anpassungsschaltung 112 eine beliebige aus einer Vielfalt herkömmlicher Anpassungsschaltungstopologien Anwendung finden kann. Topologien anderer Art als die in 3 gezeigte können unter bestimmten Anwendungsbedingungen geeignet sein, beispielsweise spezielle Kombinationen von Verlustanforderungen, Antennen und Übertragungsleitungen.
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Der erste Modul 103 und die Außenspiegelschaltung 105 sind elektrisch unter Verwendung eines Interface 114 miteinander verbunden. Bei der in 3 gezeigten Ausbildung wird das Interface 114 von einem 50-Ohm-Koaxialkabel W1 gebildet. Es sei jedoch betont, daß das Interface 114 unter Verwendung anderer alternativer Leitergestaltungen ausgebildet werden könnte, beispielsweise (jedoch ohne Einschränkung hierauf) paarverdrillte Leitungen, Einzelleitung mit Chassis-Masse, oder anderweitige Verdrahtungen. Eine für Stromversorgung und Datenübertragung geeignete optische Visierlinien-Verbindung kommt ebenfalls als Interface 114 für die Erfindung in Frage.
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Ein anderes Beispiel einer Schaltungsanordnung zur Realisierung eines Fahrzeugkommunikationssystems gemäß der Erfindung ist in 4 veranschaulicht. Die Anordnung nach 4 ist beträchtlich einfacher als das in 3 gezeigte System. Bei dieser Ausführung ist ein erster Modul 200, der eine Stromquelle 202 und gegebenenfalls einen Sender, einen Empfänger oder beides 204 umfassen kann, innerhalb des Fahrzeugs angeordnet, beispielsweise in dem Innen-Rückspiegel-Aggregat. Ein zweiter Modul 206, wie beispielsweise ein Außenspiegel mit einem elektrochromen Element, weist als seine einzige Schaltung eine optionale Anpassungsschaltung 208 auf, mit einem Kondensator C1 und Induktivitäten L2 und L3. Das Interface ist die Hf-Übertragungsleitung 210, die in diesem Fall ein Koaxialkabel W1 ist. Die elektrochrome Treiberleistung wird dem elektrochromen Element unter Verwendung der Hf-Übertragungsleitung 210 zugeführt. Wie bei der in 3 gezeigten Ausführung kann für die Ausbildung der Anpassungsschaltung 208 eine beliebige Anpassungsschaltungs-Topologie aus einer Vielfalt derartiger Topologien Anwendung finden.
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Durch Verwendung eines einzigen Leiters 210 in Verbindung mit Chassis-Masse zur Übertragung von Daten und zur Strom- bzw. Energiezufuhr zu und von dem Außenspiegelmodul 206 verringert sich die Zahl der elektrischen Leitungen, verglichen mit der bei herkömmlichen elektrochromen Spiegelsystemen. Des weiteren ist die Verwendung eines Außenspiegelmoduls als Antenne besonders vorteilhaft in Fahrzeugen, in welchen eine metallische Fensterbeschichtung mit niedrigem E-Wert HF-Übertragungen aus dem Fahrzeuginneren nach außen abschirmt. Außerdem erhöht sich die Fahrzeugsicherheit, da der Fahrzeug-Bus innerhalb des Fahrzeuginneren gehalten wird.
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In 5 ist eine weitere Ausführungsform veranschaulicht, bei welcher eine Mehrzahl von Innenmodulen 400–404 im Inneren des Fahrzeugs miteinander durch Interface-Vorrichtungen 406 und 408 verbunden sind und mit einem außerhalb dem Fahrzeug angeordneten Paar von Außenmodulen 410 jeweils durch eine andere Interface-Vorrichtung 412. In einer typischen Anordnung gemäß 5 können die Interface-Vorrichtungen 406 und 408 den herkömmlichen Fahrzeug-Bus, wie beispielsweise CAN oder J1857, umfassen, und das Interface 412 kann ein Koaxialkabel oder eine paarverdrillte Leitung sein.
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6 veranschaulicht eine spezielle Ausführung der Konfigurationen gemäß den 4 und 5. Hierbei ist ein Innenspiegelmodul 500 mit einem Fahrzeugtürmodul, wie beispielsweise einem Schaltermodul 502 in den Türen sowohl auf der Fahrer- wie auf der Beifahrerseite eines Automobils, verbunden und von dort weiter zu einem Außenspiegelmodul 504 beidseits außerhalb dem Fahrzeug. Das Interface 506 zwischen dem Innenspiegelmodul 500 und den Fahrzeugtürmodulen 502 kann typischerweise ein CAN-Bus sein, und das Interface 508 jeweils zwischen jedem Türmodul 502 und dem entsprechenden Außenspiegelmodul 504 ist eine dedizierte Doppeladerleitung (Stromführung und Masse). Es kann sein, daß jeweils jeder Türmodul 502 gesonderte Stromzufuhr hat, aber zwischen dem Innenspiegelmodul 500 oder den Türmodulen 502 und den Außenspiegelmodulen 504 wenigstens einige Elemente der Außenspiegelmodule prinzipiell von einem Innenmodul stromgespeist werden. Somit könnte gemäß einer typischen Anordnung der zweite Modul hinsichtlich seiner Stromspeisung von dem ersten Modul abhängen. Gemäß den Grundgedanken der Erfindung weisen der Innenspiegelmodul oder der Fahrzeugtürmodul Schaltungen zur Modulation der Stromzufuhr zu den Außenspiegelmodulen auf, wobei während dieser Zeit die Außenspiegelmodule Daten über die dedizierte Doppeladerleitung 508 an den entsprechenden Innenmodul übertragen können.
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Die Anordnung in 7 ist ähnlich der in 6, ausgenommen daß der Innenspiegel 600 direkt durch ein Interface 608 mit den Außenspiegelmodulen 604 verbunden ist und daß die Fahrzeugtürmodule 602 durch getrennte Interface-Vorrichtungen mit den Außenspiegelmodulen für andere Funktionen verbunden sind. Die in 7 gezeigte Ausführung mag zwar durch die Übertragung von Türentriegelungsbefehlen über den Außenspiegelmodul 604 ein gewisses zusätzliches Sicherheitsrisiko stellen, dennoch kann eine derartige Anordnung erwünscht sein, da sie den Übertragungsweg, welchen HF-Signale durchlaufen müssen, wenn sie ihren Ursprung im Innenmodul 600 haben, relativ gegenüber der in 6 gezeigten Ausführung verkürzen. Des weiteren können zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen, wie beispielsweise ein Durchlauf-Code-Algorithmus, vorgesehen werden, welche die mit einer solchen Führung von Übertragungspfaden außerhalb des Fahrzeugs verbundenen Risiken verringern.
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8 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Innenspiegel 700 auch mit einem Dachmodul 702 verbunden ist, wo beispielsweise Hf-Antennen für Zwecke der GPS-Kursführung, der Radioübertragung, Mobiltelefonübertragung usw. angeordnet werden können. Ein Interface 704 zwischen dem Innenmodul und dem Dachmodul kann die Vorteile der Erfindung ausnutzen, wo Daten zu und von dem Dachmodul übertragen werden können, bei gleichzeitiger Modulation der Hf-Leistung.
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Für den Fachmann ist unschwer erkennbar, daß die vorliegende Erfindung eine beträchtliche Verringerung der Herstellungs- und Materialkosten und des mit der Verlegung einer Vielzahl diskreter Drahtleitungen zu einem äußeren elektrischen Modul verbundenen Aufwands erbringt. Indem statt dessen eine oder zwei Drahtleitungen zur Übertragung von Steuersignalen an eine Mehrzahl verschiedener elektrischer Komponenten verwendet werden, läßt sich ein Fahrzeug leichter nachrüsten. Beispielsweise könnten neu auf den Markt kommende multifunktionale Außen-Rückspiegel-Aggregate unter Verwendung des Kommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung unschwer an einem Fahrzeug installiert werden, da für die Steuerung und Betätigung der verschiedenen in einem derartigen Spiegel-Aggregat vorgesehenen zusätzlichen Funktionen keine zusätzlichen Drahtleitungen verlegt zu werden brauchen. Außerdem vereinfacht sich die Möglichkeit, verschiedene Optionen in einem Außen-Rückspiegel-Aggregat anzubieten, da die Leitungsführung für jedes Fahrzeug die gleiche wäre. Des weiteren öffnet das Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung das Tor für zusätzliche fortgeschrittene Spiegelfunktionen in der Zukunft.
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Indem die Verlegung des Fahrzeug-CAN- oder -J1850-Bus zum Außenspiegel-Aggregat erübrigt wird, lassen sich eine Vielzahl von Funktionen in einem Außenspiegel-Aggregat vorsehen, ohne daß hierdurch Sicherheitsrisiken eingeführt oder zusätzliche Anforderungen an den CAN- oder J1850-Bus gestellt werden. Das Kommunikationssystem verbessert die Selbstdiagnose des Spiegelaggregats und das Vermögen zum Testen, zur Störungssuche und zur Reparatur des Spiegelaggregats.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konfiguration eines Außen-Rückspiegel-Aggregats besteht darin, daß die gedruckte Leiterplatte (PCB, 'printed circuit board'), auf welcher der Spiegelmodul und die Schaltung der elektrischen Komponenten angeordnet ist, mehr Wärme erzeugt als die in herkömmlichen, kommerziell verfügbaren Spiegelaggregaten verwendeten Schaltungen. Diese erzeugte Wärme kann in der Spiegelheizvorrichtung auf Vorrat zugeführt werden, um auf diese Weise die Zahl der erforderlichen Heizdrähte und -wicklungen in der Heizvorrichtung zu verringern, wodurch sich die Gestehungskosten der Heizvorrichtung verringern und speziellen Erfordernissen der Glastechnologie genügt werden kann.
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Die vorstehende Beschreibung betrifft nur bevorzugte Ausführungsformen. Abwandlungen der Erfindung ergeben sich für den Fachmann und für die Anwender der Erfindung. Die in der Zeichnung dargestellten und vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dienen daher lediglich zur Erläuterung und Veranschaulichung, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung eingeschränkt werden soll; dieser wird durch die nachfolgenden Ansprüche definiert, die gemäß patentrechtlichen Grundsätzen einschließlich der Lehre von den Äquivalenten ausgelegt werden sollen.
